Penutup bentang panjang Ada yang 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 arus yang tinggi, berbagai jenis struktur kubah terbuat dari beton bertulang monolitik atau prefabrikasi, kubah membran terbuat dari lembaran baja setebal 3 mm dengan insulasi yang direkatkan di bawahnya digunakan. 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 dari struktur gantung adalah penghematan logam dan penggunaan yang lebih efisien elemen penahan beban dibandingkan dengan struktur balok dan rangka, karena kabel bekerja dalam ketegangan. Kekurangan: atap gantung mempunyai kekakuan yang rendah, sehingga dek 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 memberi struktur berbagai 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 melalui saluran internal. Riser dipasang di sekeliling aula, dan pipa distribusi horizontal disembunyikan di plafon gantung. 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 - permukaan silinder atau 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. Digunakan untuk fasilitas olah raga dan pameran. Rangka pneumatik merupakan silinder memanjang berbentuk lengkungan tersendiri dengan tekanan udara berlebih. Lengkungan-lengkungan tersebut dihubungkan menjadi kubah kontinu dengan tinggi 3-4 m Lensa pneumatik adalah bantalan besar yang diisi udara, yang digantung pada struktur rangka yang kaku. Digunakan untuk mendirikan sirkus dan teater musim panas.

Badan Federal untuk Pendidikan

Universitas Teknik Perminyakan Negeri Ufa

Fakultas Arsitektur dan Teknik Sipil

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

Teknologi konstruksi

struktur pelapis

bangunan bentang panjang

(tutorial)

Disetujui dengan keputusan Dewan Akademik USPTU as

manual pelatihan (protokol tertanggal _________No. _______)

Peninjau:

____________________________________________________________________________________________________________________

Fedortsev I.V., Sultanova E.A.

Teknologi pemasangan struktur atap untuk bangunan bentang panjang: Buku Teks / I.V.Fedortsev, E.A. Sultanova. – Ufa: Penerbitan USNTU, 2008. – hal. ______

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1.

Buku teks “Teknologi untuk konstruksi struktur penutup untuk bangunan bentang panjang” dikembangkan sebagai panduan pendidikan dan metodologi utama bagi siswa dari spesialisasi “Teknik Industri dan Sipil” ketika mempelajari disiplin khusus “Teknologi untuk konstruksi bangunan dan struktur ” (TVZS).

Berisi materi sistematis dari pengalaman yang ada dalam konstruksi struktur bentang panjang seperti: balok, rangka, lengkungan, cable-stayed, membran, pelat struktural, kubah, tenda, dll. Organisasi dan teknologi proses pemasangan selama konstruksi ini bangunan dan struktur dituangkan dalam bentuk peraturan teknologi yang jelas untuk pekerjaan yang dilakukan dalam urutan teknologi tertentu dengan “detail” proses pemasangan yang cukup dalam bentuk “ peta teknologi“dan skema mekanisasi kerja. Yang terakhir ini dapat digunakan sebagai rekomendasi mendasar untuk pengembangan dokumentasi organisasi dan teknologi ketika merancang proyek kerja untuk objek tertentu.

Yang menarik adalah pengalaman yang disajikan dalam “Manual” dalam pemasangan penutup lengkung istana es di kota Ufa, metode konstruksi yang untuk pertama kalinya diterapkan dalam praktik konstruksi bangunan bentang besar. oleh divisi konstruksi dan instalasi Bashkortostan sesuai dengan proyek dan oleh kekuatan OJSC Vostokneftezavodmontazh. Manual ini berisi kesimpulan dan pertanyaan kontrol untuk setiap jenis konstruksi, memungkinkan pengguna untuk menilai secara mandiri asimilasi materi yang disajikan di dalamnya.

Ditujukan bagi mahasiswa peminatan konstruksi USPTU pada saat mempelajari mata kuliah TVZS, TVBzd dan TSMR, mahasiswa IPK USPTU serta organisasi dan departemen konstruksi, dengan satu atau lain cara, terkait dengan konstruksi bangunan dan struktur bentang panjang.

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1 UDC 697.3

PERKENALAN

Bangunan bentang panjang adalah bangunan yang jarak antara penyangga struktur penahan beban atapnya lebih dari 40 m.

Sistem yang mencakup bentang besar paling sering dirancang sebagai sistem bentang tunggal, yang mengikuti persyaratan mendasar utama - tidak adanya penyangga perantara.

Dalam konstruksi industri, biasanya ini adalah bengkel perakitan pembuatan kapal, pesawat terbang, dan pabrik pembuatan mesin. Di ruang pameran sipil, paviliun, ruang konser dan fasilitas olahraga. Pengalaman dalam desain dan konstruksi perkerasan bentang panjang menunjukkan bahwa tugas tersulit dalam konstruksinya adalah pemasangan struktur perkerasan.

Struktur penahan beban untuk menutupi bentang besar secara statis dibagi menjadi balok, rangka, lengkungan, struktur, kubah, lipat, gantung, gabungan dan jaring. Semuanya sebagian besar terbuat dari baja dan aluminium, beton bertulang, kayu, plastik, dan kain kedap udara. Kemampuan dan ruang lingkup penerapan struktur tata ruang ditentukan oleh desain struktur dan ukuran bentangnya.

Saat memilih jenis bangunan dan struktur, faktor penting yang sering kali menentukan adalah metode konstruksinya. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa sarana mekanisasi yang ada dan metode pemasangan tradisional tidak selalu cocok untuk struktur bentang panjang. Oleh karena itu, biaya pembangunan bangunan tersebut secara signifikan melebihi biaya pembangunan struktur tradisional standar. Teori dan praktik konstruksi struktur bentang panjang di dalam dan luar negeri telah menunjukkan bahwa cadangan terbesar untuk meningkatkan efisiensi konstruksi tersebut dalam kondisi modern terletak pada peningkatan aspek organisasi dan teknologi konstruksi, kemampuan manufaktur instalasi, serta solusi arsitektur dan struktural. Kemampuan manufaktur instalasi dipahami sebagai properti suatu desain yang menentukan kepatuhannya terhadap persyaratan teknologi instalasi dan memungkinkan untuk melakukan pembuatan, pengangkutan, dan pemasangannya dengan cara yang paling sederhana, dengan jumlah tenaga kerja, waktu dan sarana produksi yang paling sedikit, dengan tetap mematuhi. dengan persyaratan keamanan dan kualitas produk. Contoh dari solusi organisasi dan teknologi berbasis teknik yang komprehensif untuk pemasangan bangunan jangka panjang dalam “Manual” adalah pengalaman yang disajikan dalam pembangunan fasilitas peringatan di Bashkortostan - istana es Ufa Arena. Keunikan pemasangan struktur atap lengkung terletak pada organisasi asli proses perakitan dan pemasangan yang diusulkan oleh Vostokneftezavodmontazh OJSC, yang dilakukan bukan di atas tanah, seperti biasa, tetapi pada tanda desain (20 m) dengan selanjutnya “mendorong” balok yang diperbesar dengan berat lebih dari 500 ton menggunakan sistem dongkrak hidrolik. Metode pemasangan ini, pertama kali dikembangkan oleh JSC VNZM, memastikan kerangka waktu yang “optimal” untuk pembangunan fasilitas ulang tahun dan, yang paling penting, memungkinkan peralatan konstruksi berat milik kontraktor untuk merakit dan memasang struktur besar langsung pada posisi desain. Penggunaan alternatif, dalam hal ini sebagai pilihan, metode “mendorong” tradisional akan memerlukan penggunaan crane instalasi yang lebih kuat (SKG-160), yang secara praktis tidak mungkin dilakukan dalam kondisi infrastruktur kota yang ada. mikrodistrik tempat istana es dibangun.

Ciri-ciri struktur bentang panjang sebagai seperangkat parameter desain, bahan pembuatan dan dimensi keseluruhan dibahas di bawah ini menurut jenis-jenis struktur berikut, yaitu:

Balok;

Melengkung;

Papan struktural;

Sistem kabel-tinggal;

Pelapis membran;

Struktur tenda;

Penutup tenda.

1 Klasifikasi struktur bentang panjang

Klasifikasi struktur bentang panjang menurut jenis skema struktural untuk menutupi bangunan dan struktur diberikan dalam Tabel. 1, berisi informasi dasar yang mencirikan ruang lingkup penerapannya dan rentang cakupan yang dicakup oleh sistem ini. Ringkasan singkat dari setiap jenis struktur bentang panjang, dibedakan berdasarkan ukuran bentang, memungkinkan kita untuk mensistematisasikan kelebihan dan kekurangannya dan, pada akhirnya, menentukan kemungkinan “peringkat” dari solusi atap tertentu untuk bangunan yang sedang dirancang.

Penutup balok- terdiri dari balok struktur spasial melintang utama dan balok tengah datar - purlin. Mereka dicirikan oleh tidak adanya gaya dorong dari struktur pelapis, yang secara signifikan “menyederhanakan” sifat pekerjaan elemen penahan beban pada rangka dan pondasi. Kerugian utama adalah tingginya konsumsi baja dan tingginya konstruksi struktur bentang itu sendiri. Oleh karena itu, mereka dapat digunakan dalam rentang waktu hingga 100 m dan, terutama, di industri yang ditandai dengan kebutuhan untuk menggunakan derek di atas kepala yang berat.

Penutup bingkai Dibandingkan dengan balok, balok ini mempunyai ciri massa yang lebih rendah, kekakuan yang lebih besar, dan tinggi konstruksi yang lebih rendah. Dapat digunakan pada bangunan dengan bentang hingga 120 M.

Penutup melengkung Menurut skema statis, mereka dibagi menjadi 2 x, 3 x dan tanpa engsel. Bobotnya lebih ringan dibandingkan balok dan rangka, tetapi lebih berat

Kemungkinan menggunakan struktur spasial

Tabel 1

sulit untuk diproduksi dan dipasang. Karakteristik kualitatif lengkungan terutama bergantung pada tinggi dan bentuk lengkungannya. Ketinggian lengkungan yang optimal adalah 1/4...1/6 bentang. Garis besar terbaik adalah jika sumbu geometrinya bertepatan dengan kurva tekanan.

Bagian-bagian lengkungannya dibuat berkisi-kisi atau padat dengan tinggi masing-masing 1/30...1/60 dan 1/50...1/80 bentang. Penutup melengkung digunakan untuk bentang hingga 200 M.

Cakupan spasial dicirikan oleh fakta bahwa sumbu semua elemen penahan beban tidak terletak pada bidang yang sama. Mereka dibagi menjadi: kubah dan cangkang, dicirikan sebagai struktur penahan beban tiga dimensi, dibedakan berdasarkan operasi spasial dan terdiri dari permukaan dengan kelengkungan tunggal atau ganda. Cangkang dipahami sebagai suatu struktur yang bentuknya merupakan permukaan melengkung dengan ketebalan yang cukup kecil dibandingkan dengan permukaan itu sendiri. Perbedaan utama antara cangkang dan kubah adalah gaya tarik dan tekan muncul di dalamnya.

Kubah berusuk terdiri dari sistem rangka datar yang dihubungkan di bagian bawah dan atas dengan cincin penyangga. Tali pengikat atas rangka membentuk permukaan rotasi (bola, parabola). Kubah seperti itu adalah sistem pengatur jarak di mana cincin bawah dikenai tegangan, dan cincin atas dikenai kompresi.

Kubah berbentuk cincin berusuk dibentuk oleh setengah lengkungan berusuk yang bertumpu pada cincin bawah. Tulang rusuk tinggi dihubungkan oleh balok cincin horizontal. Lembaran lengkung dari beton ringan atau penghiasan baja dapat diletakkan di sepanjang rusuk penahan beban. Cincin penyangga biasanya terbuat dari beton bertulang dan pratekan.

Kubah cincin bergaris dengan sambungan kisi dirancang terutama dari struktur logam. Pengenalan sambungan diagonal ke dalam sistem elemen cincin bergaris memungkinkan distribusi gaya tekan-tarik dan tekuk yang lebih rasional, yang memastikan konsumsi logam yang rendah dan biaya penutup kubah itu sendiri.

Pelapis struktural digunakan untuk menutupi bentang besar untuk keperluan industri dan sipil. Ini adalah sistem inti spasial, yang dicirikan oleh fakta bahwa selama pembentukannya, dimungkinkan untuk menggunakan elemen yang berulang berulang kali. Struktur yang paling luas adalah jenis berikut: TsNIISK, “Kislovodsk”, “Berlin”, “MARCHI”, dll.

Penutup gantung(Teman-teman Dan membran) – elemen penahan beban utama adalah tali baja fleksibel atau struktur lembaran logam berdinding tipis yang direntangkan secara ortogonal ke kontur pendukung.

Kabel dan membran berbeda secara signifikan dari struktur tradisional. Keuntungannya meliputi: elemen yang diregangkan digunakan secara efektif di seluruh area penampang; struktur pendukungnya ringan, konstruksi struktur ini tidak memerlukan pemasangan scaffolding dan scaffolding gantung. Semakin besar bentang bangunan, semakin ekonomis desain pelapisannya. Namun, mereka juga memiliki kelemahannya sendiri:

Peningkatan deformabilitas lapisan. Untuk memastikan kekakuan lapisan, perlu diambil solusi desain tambahan dengan memasukkan elemen penstabil;

Perlunya penataan struktur pendukung khusus berupa kontur pendukung untuk menyerap “dorongan” dari kabel atau membran, sehingga meningkatkan biaya pelapisan.

Struktur atap bentang panjang untuk bangunan sipil dan industri

Saint Petersburg

kubah balok penutup bangunan

Perkenalan

Referensi sejarah

Klasifikasi

Struktur pelapisan bentang panjang planar

Struktur pelapisan bentang panjang spasial

1 Lipatan

3 cangkang

Struktur gantung (cable-stayed).

1 Penutup gantung

4 Sistem gabungan

Penutup yang dapat diubah dan pneumatik

1 Penutup yang dapat diubah

Buku Bekas

Perkenalan

Saat merancang dan membangun bangunan dengan ruang dalam ruangan, muncul masalah arsitektur dan teknik yang kompleks. Untuk menciptakan kondisi nyaman di aula, memenuhi persyaratan teknologi, akustik, dan mengisolasinya dari ruangan dan lingkungan lain, desain penutup aula menjadi sangat penting. Pengetahuan tentang hukum matematika pembentukan bentuk memungkinkan pembuatan konstruksi geometris yang kompleks (parabola, hiperbola, dll.), dengan menggunakan prinsip bidang yang berubah-ubah.

Dalam arsitektur modern, pembentukan denah merupakan hasil perkembangan dua kecenderungan: denah bebas yang mengarah pada sistem rangka struktur, dan denah bebas yang memerlukan sistem struktur yang memungkinkan pengorganisasian seluruh volume bangunan, dan bukan hanya struktur perencanaan.

Aula adalah inti komposisi utama dari sebagian besar bangunan publik. Konfigurasi denah yang paling umum adalah denah persegi panjang, lingkaran, persegi, elips, dan tapal kuda, lebih jarang berbentuk trapesium. Saat memilih desain penutup aula, kebutuhan untuk menghubungkan aula dengan dunia luar melalui permukaan kaca terbuka atau, sebaliknya, mengisolasinya sepenuhnya sangatlah penting.

Ruang, terbebas dari penyangga dan ditutupi dengan struktur bentang panjang, memberikan ekspresi emosional dan plastis pada bangunan.

1. Latar belakang sejarah

Struktur atap bentang panjang muncul pada zaman kuno. Ini adalah kubah dan kubah batu, kasau kayu. Misalnya kubah batu Pantheon di Roma (1125) berdiameter sekitar 44 m, kubah Masjid Hagia Sophia di Istanbul (537) - 32 m, kubah Katedral Florence (1436) - 42 m , kubah Dewan Atas di Kremlin (1787) - 22,5 m.

Teknologi konstruksi pada waktu itu tidak memungkinkan konstruksi struktur ringan dari batu. Oleh karena itu, struktur batu dengan bentang panjang sangat besar, dan strukturnya sendiri didirikan selama beberapa dekade.

Struktur bangunan kayu lebih murah dan lebih mudah dibangun dibandingkan struktur batu, dan juga memungkinkan untuk menutupi bentang yang luas. Contohnya adalah struktur atap kayu bekas gedung Manege di Moskow (1812), dengan bentang 30 m.

Perkembangan metalurgi besi pada abad XVIII - XIX. memberi pembangun bahan yang lebih kuat dari batu, besi cor kayu dan baja.

Pada paruh kedua abad ke-19. Struktur logam bentang panjang banyak digunakan.

Pada akhir abad ke-18. Material baru telah muncul untuk bangunan bentang panjang - beton bertulang. Perbaikan struktur beton bertulang pada abad ke-20. menyebabkan munculnya struktur spasial berdinding tipis: cangkang, lipatan, kubah. Sebuah teori perhitungan dan desain lapisan berdinding tipis telah muncul, di mana para ilmuwan dalam negeri juga mengambil bagian.

Pada paruh kedua abad ke-20. Penutup bersuspensi, serta sistem pneumatik dan batang, banyak digunakan.

Penggunaan struktur bentang panjang memungkinkan untuk memanfaatkan kualitas penahan beban material secara maksimal dan dengan demikian memperoleh lapisan yang ringan dan ekonomis. Mengurangi bobot struktur dan struktur adalah salah satu tren utama dalam konstruksi. Mengurangi massa berarti mengurangi volume material, ekstraksi, pemrosesan, transportasi dan pemasangan. Oleh karena itu, sangatlah wajar jika para pembangun dan arsitek tertarik pada bentuk-bentuk struktur baru, yang memiliki pengaruh yang sangat besar pada pelapisan.

2. Klasifikasi

Struktur perkerasan bentang panjang dapat dibagi menurut operasi statisnya menjadi dua kelompok utama sistem perkerasan bentang panjang:

· planar (balok, rangka, rangka, lengkungan);

· spasial (kerang, lipatan, sistem gantung, sistem batang silang, dll).

Balok, rangka dan lengkung, sistem planar penutup bentang panjang biasanya dirancang tanpa memperhitungkan kolaborasi semua elemen penahan beban, karena masing-masing cakram datar dihubungkan satu sama lain melalui sambungan yang relatif lemah yang tidak mampu mendistribusikan beban secara signifikan. Keadaan ini tentu saja menyebabkan peningkatan massa struktur.

Untuk mendistribusikan kembali beban dan mengurangi massa struktur spasial, diperlukan sambungan.

Menurut bahan yang digunakan untuk pembuatan struktur bentang panjang, dibagi menjadi:

kayu

logam

·beton bertulang

Ø Kayunya mempunyai sifat menahan beban yang baik (ketahanan pinus yang dihitung terhadap kompresi dan tekukan adalah 130-150 kg/m 2) dan massa volumetrik rendah (untuk pinus kering udara 500 kg/m3 ).

Ada pendapat bahwa struktur kayu berumur pendek. Memang, jika tidak dirawat dengan baik, struktur kayu bisa cepat rusak karena kerusakan kayu oleh berbagai jamur dan serangga. Aturan dasar untuk menabung struktur kayu adalah untuk menciptakan kondisi untuk ventilasi atau pengudaraannya. Penting juga untuk memastikan bahwa kayu dikeringkan sebelum digunakan dalam konstruksi. Saat ini, industri kayu dapat memberikan pengeringan yang efisien metode modern, termasuk arus frekuensi tinggi, dll.

Meningkatkan ketahanan biologis kayu mudah dicapai dengan menggunakan metode yang telah lama dikembangkan dan dikuasai untuk menghamilinya dengan berbagai antiseptik yang efektif.

Bahkan lebih seringnya, keberatan terhadap penggunaan kayu muncul karena suatu alasan keselamatan kebakaran.

Namun, kepatuhan terhadap peraturan dasar keselamatan kebakaran dan pengawasan struktur, serta penggunaan bahan penghambat api yang meningkatkan ketahanan api kayu, dapat secara signifikan meningkatkan sifat pemadaman api kayu.

Sebagai contoh ketahanan struktur kayu, kita dapat mengutip Manezh yang telah disebutkan di Moskow, yang berusia lebih dari 180 tahun, puncak menara Angkatan Laut di Leningrad dengan ketinggian sekitar 72 m, dibangun pada tahun 1738, menara pengawas di Yakutsk, dibangun sekitar 300 tahun yang lalu, banyak gereja kayu di Vladimir, Suzdal, Kizhi dan kota-kota dan desa-desa lain di Rusia Utara, sejak beberapa abad yang lalu.

Ø Struktur logam, terutama baja, banyak digunakan.

Keunggulannya: kekuatan tinggi, bobot relatif rendah. Kerugian dari struktur baja adalah kerentanan terhadap korosi dan ketahanan api yang rendah (kehilangan kapasitas menahan beban pada suhu tinggi). Ada banyak cara untuk memerangi korosi pada struktur baja: pengecatan, pelapisan film polimer dll. Untuk tujuan keselamatan kebakaran, struktur baja penting dapat dibeton atau campuran beton tahan panas (vermikulit, dll.) dapat disemprotkan ke permukaan struktur baja.

Ø Struktur beton bertulang tidak mudah membusuk, berkarat, memiliki ketahanan api yang tinggi, tetapi berat.

Oleh karena itu, ketika memilih material untuk struktur bentang panjang, perlu memberikan preferensi pada material yang, dalam kondisi konstruksi tertentu. jalan terbaik memenuhi tugas.

3. Struktur pelapisan bentang panjang planar

Di gedung-gedung publik dengan konstruksi massal, sebagian besar struktur datar tradisional digunakan untuk menutupi ruang dalam ruangan: dek, balok, rangka, rangka, lengkungan. Pengoperasian struktur ini didasarkan pada penggunaan sifat fisik dan mekanik internal material dan transfer gaya dalam tubuh struktur langsung ke penyangga. Dalam konstruksi, jenis pelapis planar telah dipelajari dan dikuasai dengan baik dalam produksi. Banyak di antaranya dengan bentang hingga 36 m dirancang sebagai struktur standar prefabrikasi. Ada upaya terus-menerus untuk memperbaikinya, mengurangi bobot dan konsumsi material.

Struktur datar penutup aula pada interior bangunan umum hampir selalu, karena kualitas estetikanya yang rendah, ditutupi dengan plafon gantung yang mahal. Hal ini menciptakan ruang dan volume berlebih pada bangunan di area struktur atap, yang dalam kasus jarang digunakan untuk peralatan teknologi. Di bagian luar bangunan, struktur seperti itu, karena tidak ekspresif, biasanya tersembunyi di balik tembok pembatas yang tinggi.

Balok terbuat dari profil baja, beton bertulang (prefabrikasi dan monolitik), kayu (direkatkan atau dipaku).

Balok baja berpenampang T atau berpenampang kotak (Gbr. 1, a, b) memerlukan konsumsi logam yang besar, memiliki defleksi yang besar, yang biasanya dikompensasi oleh gaya angkat konstruksi (1/40-1/50 bentang) .

Contohnya adalah arena skating buatan dalam ruangan di Jenewa, yang dibangun pada tahun 1958 (Gbr. 1, c). Dimensi penutup aula 80.4 × 93,6 m terbuat dari sepuluh balok baja padat dengan penampang variabel yang dilas secara integral, dipasang setiap 10,4 m. Dengan memasang konsol dengan pria di salah satu ujung balok, pra-tarik dibuat, yang membantu mengurangi penampang balok.

Balok beton bertulang mempunyai momen lentur yang besar dan bobot mati yang besar, namun mudah dalam pembuatannya. Mereka dapat dibuat monolitik, monolitik prefabrikasi dan prefabrikasi (dari blok terpisah dan padat). Mereka terbuat dari beton bertulang dengan tulangan prategang. Rasio tinggi balok terhadap bentang berkisar antara 1/8 hingga 1/20. Dalam praktek konstruksi, terdapat balok dengan bentang hingga 60 m, dan dengan konsol - hingga 100 m.Penampang balok berbentuk balok T, balok I atau berbentuk kotak ( Gambar 2, a, b, c, d, e, g).

a - balok baja bagian I (komposit);

b - balok baja berpenampang kotak (komposit);

c - arena skating dalam ruangan buatan di Jenewa (1958). Penutupnya berukuran 80,4 × 93,6 M.

Balok utama penampang I terletak setiap 10,4 m.

Purlin aluminium diletakkan di sepanjang balok utama.

Beras. 1 (lanjutan)

d - diagram rangka horizontal terpadu

dengan sabuk paralel. Dikembangkan oleh TsNIIEP spektakuler dan

fasilitas olahraga;

d - diagram rangka baja pelana: poligonal dan segitiga

g - gedung kongres di Essen (Jerman). Dimensi cakupan 80,4 × 72,0.

Penutupnya bertumpu pada 4 tiang kisi. Rangka utama memiliki bentang 72,01 m, rangka sekunder 80,4 m dengan tinggi 12 m

Beras. 2. Balok dan rangka beton bertulang

a - balok beton bertulang satu tingkat dengan tali busur sejajar

bagian T;

b - balok atap pelana beton bertulang penampang I;

c - balok beton bertulang horizontal dengan tali sejajar

bagian I;

g - balok horizontal beton bertulang komposit dengan paralel dan

sabuk bagian T;

d - balok horizontal beton bertulang berpenampang kotak

Beras. 2 (lanjutan)

e - rangka beton bertulang pelana komposit, terdiri dari

dua setengah rangka dengan tali pengikat bawah pratekan;

g - gedung British Overseas Aviation Company (BOAC) di London 1955. Balok beton bertulang mempunyai tinggi 5,45 m, penampang balok berbentuk persegi panjang;

z - gimnasium sekolah menengah di Springfield (AS)

Dalam praktik konstruksi massal di negara kita, balok yang ditunjukkan pada Gambar banyak digunakan. 2, a, b, c.

Balok kayu digunakan di daerah yang kaya akan hutan. Mereka biasanya digunakan di gedung Kelas III karena ketahanan api dan daya tahannya yang rendah.

Balok kayu dibagi menjadi balok yang dipaku dan dilem dengan panjang hingga 30-20 m Balok paku (Gbr. 3, a) memiliki dinding yang dijahit pada paku dari dua lapis papan, dimiringkan ke arah yang berbeda pada sudut 45°. Tali atas dan bawah dibentuk oleh balok memanjang dan melintang yang dijahit pada kedua sisi dinding vertikal. Tinggi balok paku adalah 1/6-1/8 bentang balok. Alih-alih dinding papan, Anda bisa menggunakan dinding yang terbuat dari kayu lapis berlapis-lapis.

Balok yang direkatkan, tidak seperti balok paku, memiliki kekuatan tinggi dan peningkatan ketahanan api bahkan tanpa impregnasi khusus. Penampang balok kayu laminasi dapat berbentuk persegi panjang, balok I, atau berbentuk kotak. Mereka terbuat dari bilah atau papan dengan lem, diletakkan rata atau di tepinya.

Ketinggian balok tersebut adalah 1/10-1/12 bentang. Menurut garis besar tali busur atas dan bawah, balok laminasi dapat berbentuk tali horizontal, kemiringan tunggal atau ganda, melengkung (Gbr. 3, b).

Beras. 3 (lanjutan)

Rangka, seperti balok, dapat dibuat dari logam, beton bertulang, dan kayu. Rangka baja, tidak seperti balok logam, membutuhkan lebih sedikit logam karena struktur kisinya. Dengan plafon gantung, lorong loteng dibuat, memungkinkan lewatnya utilitas atau jalan bebas melalui loteng. Rangka biasanya terbuat dari profil baja, dan rangka segitiga spasial terbuat dari pipa baja.

Gedung Kongres dan Olahraga di Essen memiliki luas 80,4 × 72 m (Gbr. 1, g). Penutupnya bertumpu pada empat tiang kisi yang terdiri dari empat cabang. Salah satu rak dipasang kokoh pada pondasi, dua rak memiliki bantalan rol, rak keempat dibuat berayun dan dapat bergerak dua arah. Dua rangka utama paku keling poligonal bertumpu pada tiang penyangga dan mempunyai bentang 72 m dan tinggi masing-masing 5,94 dan 6,63 m di tengah bentang dan 2,40 dan 2,54 m pada penyangga. Tali rangka utama berpenampang kotak dengan lebar lebih dari 600 mm, bresingnya komposit, berpenampang I. Rangka sekunder kantilever ganda yang dilas dengan bentang 80,4 m bertumpu pada rangka utama dengan jarak 12 m, Tali atas rangka rangka ini mempunyai penampang berbentuk balok T, tali bawah - dalam bentuk balok T. bentuk balok-I dengan flensa lebar. Untuk memastikan deformasi vertikal bebas pada jarak 11 m dari tepi atap, engsel tembus dipasang baik pada struktur penutup penutup, maupun pada rangka dan pada plafon gantung. Ujung-ujung rangka sepanjang 11 m bertumpu pada tiang ayun ringan yang terletak di tribun. Ikatan horizontal angin silang terletak di antara rangka utama dan antara rangka sekunder terluar, serta di sepanjang dinding memanjang pada jarak 3,5 m dari tepi penutup. Purlin dan selubungnya terbuat dari balok-I. Bangunan ini ditutupi dengan lempengan jerami terkompresi setebal 48 mm, di atasnya diletakkan karpet kedap air yang terbuat dari empat lapisan aspal panas di atas fiberglass.

Rangka dapat memiliki bentuk yang berbeda pada tali busur atas dan bawah. Rangka yang paling umum berbentuk segitiga dan poligonal, serta rangka horizontal dengan sabuk paralel (Gbr. 1, d, e, g).

Rangka beton bertulang diproduksi: padat - panjangnya hingga 30 m; komposit - dengan tulangan prategang, panjang lebih dari 30 m Perbandingan tinggi rangka dengan bentang adalah 1/6-1/9.

Sabuk bawah biasanya horizontal, sabuk atas dapat memiliki garis horizontal, segitiga, segmen atau poligonal. Yang paling luas adalah rangka poligonal (atap pelana) beton bertulang, ditunjukkan pada Gambar. 2, f. Panjang maksimum yang dirancang rangka beton bertulang berjarak sekitar 100 m dengan langkah 12 m.

Kerugian dari rangka beton bertulang adalah tinggi strukturnya yang besar. Untuk mengurangi bobot mati rangka, perlu menggunakan beton berkekuatan tinggi dan memasang pelat penutup ringan dari bahan yang efektif.

Rangka kayu - dapat disajikan dalam bentuk kasau kayu gelondongan atau kayu gantung. Rangka kayu digunakan untuk bentang lebih dari 18 m dan tunduk pada tindakan pencegahan keselamatan kebakaran. Tali pengikat dan penyangga atas (dikompresi) dari rangka kayu dibuat dari balok persegi atau persegi panjang dengan sisi sama dengan 1/50-1/80 bentang, tali pengikat dan suspensi bawah (diregangkan) dibuat dari balok dan untaian baja. dengan ulir sekrup di ujungnya untuk mengencangkannya menggunakan mur dengan ring.

Stabilitas rangka kayu dijamin dengan penyangga dan pengikat kayu yang dipasang di sepanjang tepi dan di tengah rangka yang tegak lurus bidangnya, serta dek atap yang membentuk hard disk penutup. Dalam praktek konstruksi rumah tangga, digunakan rangka dengan bentang 15, 18, 21 dan 24 m, yang tali bagian atasnya dibuat dari paket papan kontinu dengan lebar 170 mm menggunakan lem FR-12. Penyangganya terbuat dari batangan dengan lebar yang sama, sabuk bawah terbuat dari sudut yang digulung, dan suspensinya terbuat dari baja bulat (Gambar 3, c).

Rangka kayu logam - dikembangkan oleh gedung pendidikan TsNIIEP, gedung hiburan dan fasilitas olahraga TsNIIEP, dan TsNIISK Gosstroy Uni Soviet pada tahun 1973. Rangka ini dipasang dengan interval 3 dan 6 m dan dapat digunakan untuk atap dalam dua versi:

a) dengan plafon gantung hangat yang dapat dieksploitasi dan panel atap dingin;

b) tanpa plafon gantung dan panel atap hangat.

Rangka adalah struktur spacer planar. Berbeda dengan struktur tiang balok non dorong, palang dan tiang pada struktur rangka mempunyai sambungan kaku yang menyebabkan timbulnya momen lentur pada tiang akibat pengaruh beban pada palang rangka.

Struktur rangka dibuat dengan penanaman penyangga yang kaku ke dalam pondasi, jika tidak ada bahaya penurunan pondasi yang tidak merata. Sensitivitas khusus struktur rangka dan lengkung terhadap penurunan yang tidak rata menyebabkan perlunya rangka berengsel (berengsel dua dan berengsel tiga). Skema lengkungan pada Gambar. 4, a, b, c, d.

Mengingat rangka tidak mempunyai kekakuan yang cukup pada bidangnya, maka dalam konstruksi penutup perlu dipastikan kekakuan memanjang seluruh penutup dengan menyematkan elemen penutup atau memasang rangka diafragma tegak lurus terhadap bidang, atau sambungan pengaku.

Rangkanya bisa terbuat dari logam, beton bertulang atau kayu.

Bingkai logam dapat dibuat dari bagian padat atau kisi. Penampang kisi khas untuk rangka dengan bentang besar, karena lebih ekonomis karena bobot matinya yang rendah dan kemampuan menahan gaya tekan dan tarik dengan baik. Tinggi penampang rangka kisi diasumsikan berada dalam 1/20-1/25 bentang, dan rangka berpenampang padat 1/25-/30 bentang. Untuk mengurangi ketinggian penampang rangka logam padat dan kisi, konsol bongkar digunakan, kadang-kadang dilengkapi dengan orang khusus (Gbr. 4, d).

Bingkai: a - tanpa engsel; b - berengsel ganda; c - berengsel tiga; g - berengsel ganda;

d - tanpa engsel; e - dua berengsel; g - berengsel tiga; dan - berengsel ganda dengan konsol bongkar; k - berengsel ganda dengan pengencang yang menyerap gaya dorong; h - tinggi bingkai; I - boom pengangkat lengkung; aku - rentang; r1 dan r2 - jari-jari kelengkungan tepi bawah dan atas lengkungan; 0,01 dan 02 pusat kelengkungan; - engsel; s - mengencangkan; d - beban vertikal pada konsol.

Bingkai logam secara aktif digunakan dalam konstruksi (Gbr. 5, 1, a, b, c, d, e; Gambar 6, a, c).

Rangka baja, beton bertulang dan kayu

Rangka beton bertulang bisa tanpa engsel, berengsel ganda, atau lebih jarang berengsel tiga.

Untuk bentang rangka sampai dengan 30-40 m dibuat dari bagian I padat dengan pengaku, untuk bentang besar dibuat dari kisi. Ketinggian palang berpenampang padat kira-kira 1/20-1/25 bentang rangka, dan bagian kisi 1/12-1/15 bentang. Rangka dapat berupa bentang tunggal atau multi bentang, monolitik atau prefabrikasi. Untuk solusi prefabrikasi, sambungan elemen individu Disarankan untuk membuat rangka di tempat dengan momen lentur minimal. Pada Gambar. Gambar 5, 2, i, j, dan Gambar e 6, c memberikan contoh praktek mendirikan bangunan dengan menggunakan rangka beton bertulang.

Rangka kayu, seperti balok kayu, terbuat dari elemen yang dipaku atau direkatkan dengan bentang hingga 24 m, sebaiknya dibuat berengsel tiga untuk memudahkan pemasangan. Ketinggian palang dari rangka paku diambil sekitar 1/12 bentang rangka, untuk rangka yang direkatkan - 1/15 bentang. Contoh konstruksi bangunan dengan menggunakan rangka kayu ditunjukkan pada Gambar 5, l, m, gbr. 7.

Beras. 7 Rangka bangunan gudang dengan rangka kayu triplek yang direkatkan

Lengkungan, seperti halnya bingkai, adalah struktur spacer planar. Mereka bahkan lebih sensitif terhadap curah hujan yang tidak merata dibandingkan rangka dan dibuat tanpa engsel, berengsel ganda, atau berengsel tiga (Gbr. 4, e, f, g, i, j). Stabilitas lapisan dijamin oleh elemen kaku dari bagian penutupnya. Untuk bentang 24-36 m dimungkinkan menggunakan lengkungan tiga engsel yang terdiri dari dua gulungan segmen(Gbr. 8, a). Untuk menghindari kendur, dipasang gantungan.

a - lengkungan kayu berengsel tiga yang terbuat dari gulungan poligonal;

b - lengkungan kayu kisi

Lengkungan logam terbuat dari bagian padat dan kisi. Ketinggian palang dari bagian lengkungan padat digunakan dalam 1/50-1/80, dari rentang kisi 1/30-1/60. Rasio boom pengangkat terhadap bentang untuk semua lengkungan berada pada kisaran 1/2-1/4 untuk kurva parabola dan 1/4-1/8 untuk kurva melingkar. Pada Gambar. 8, a, gbr. 9, gambar. 1, gambar. 10, a, b, c, disajikan contoh dari praktek konstruksi.

Lengkungan beton bertulang, seperti lengkungan logam, dapat memiliki penampang palang padat atau kisi.

Tinggi struktur penampang palang lengkungan padat adalah 1/30-1/40 bentang, untuk lengkungan kisi 1/25-1/30 bentang.

Lengkungan prefabrikasi bentang besar dibuat dalam bentuk komposit, dari dua setengah lengkung, dibeton pada Gambar. e dalam posisi horizontal, dan kemudian dinaikkan ke posisi desain (contoh pada Gambar 9, 2, a, b, c).

Lengkungan kayu terbuat dari elemen yang dipaku dan direkatkan. Rasio boom pengangkat dengan bentang untuk lengkungan yang dipaku adalah 1/15-1/20, untuk lengkungan yang direkatkan - 1/20-1/25 (Gbr. 8, a, b, Gambar 10, c, d).

a - lengkungan dengan pengencangan pada kolom; b - menopang lengkungan pada bingkai; atau penopang; c - menopang lengkungan di atas fondasi

4. Struktur pelapisan bentang panjang spasial

Sistem struktur bentang panjang dari era yang berbeda memiliki sejumlah ciri yang sama, sehingga memungkinkan untuk menganggapnya sebagai kemajuan teknis dalam konstruksi. Impian para pembangun dan arsitek terhubung dengan mereka, untuk menaklukkan ruang angkasa, untuk menutupi area seluas mungkin. Yang menyatukan struktur lengkung historis dan modern adalah pencarian bentuk yang sesuai, keinginan untuk meminimalkan bobotnya, pencarian kondisi distribusi beban yang optimal, yang mengarah pada penemuan material baru dan kemungkinan potensial.

Struktur penutup bentang panjang spasial meliputi penutup lipat datar, kubah, cangkang, kubah, penutup berusuk silang, struktur batang, struktur pneumatik dan tenda.

Penutup lipat datar, cangkang, penutup berusuk silang, dan struktur batang terbuat dari bahan kaku (beton bertulang, profil logam, kayu, dll.) Karena kerja gabungan struktur, penutup kaku spasial memiliki massa kecil, yang mengurangi biaya baik untuk konstruksi penutup maupun untuk pemasangan penyangga dan pondasi.

Penutup gantung (cable-stayed), pneumatik dan tenda terbuat dari bahan tidak kaku (kabel logam, membran beras logam, membran yang terbuat dari film dan kain sintetis). Mereka, pada tingkat yang jauh lebih besar daripada struktur kaku spasial, memberikan pengurangan massa volumetrik struktur dan memungkinkan konstruksi struktur dengan cepat.

Struktur spasial memungkinkan terciptanya berbagai macam bentuk bangunan dan struktur. Namun, pembangunan struktur tata ruang memerlukan organisasi produksi konstruksi dan yang lebih kompleks Kualitas tinggi semua pekerjaan konstruksi.

Tentu saja, tidak mungkin memberikan rekomendasi mengenai penggunaan struktur pelapis tertentu untuk setiap kasus tertentu. Pelapisan sebagai suatu formasi subsistem yang kompleks terletak pada struktur struktur dalam hubungan yang erat dengan semua elemen lainnya, dengan pengaruh lingkungan eksternal dan internal, dengan kondisi gaya ekonomi, teknis, artistik dan estetika pembentukannya. Tetapi beberapa pengalaman dalam penggunaan struktur spasial dan hasil yang diberikannya dapat membantu dalam memahami tempat organisasi konstruktif dan teknologi tertentu pada bangunan umum. Sistem struktur tipe spasial yang sudah dikenal dalam praktik konstruksi dunia memungkinkan untuk menutupi bangunan dan struktur dengan hampir semua konfigurasi denah.

1 Lipatan

Lipatan adalah penutup ruang yang dibentuk oleh unsur-unsur datar yang saling berpotongan. Lipatan terdiri dari sejumlah elemen yang diulang dalam urutan tertentu, ditopang sepanjang tepi dan dalam bentang oleh diafragma yang kaku.

Lipatannya berbentuk gigi gergaji, trapesium, terbuat dari bidang segitiga sejenis, berbentuk tenda (segi empat dan polihedral) dan lain-lain (Gbr. 11, a, b, c, d).

Struktur lipat yang digunakan pada cangkang silinder dan kubah dibahas pada bagian yang relevan.

Lipatannya dapat diperluas melampaui penyangga luar, membentuk kantilever yang menjorok. Tebal elemen lipatan datar diambil sekitar 1/200 bentang, tinggi elemen paling sedikit 1/10, dan lebar tepi paling sedikit 1/5 bentang. Lipatan biasanya menutupi bentang hingga 50-60 m, dan tenda hingga 24 m.

Struktur terlipat memiliki sejumlah kualitas positif:

kesederhanaan bentuk dan, karenanya, kemudahan pembuatannya;

Kemungkinan besar untuk prefabrikasi pabrik;

menghemat ketinggian ruangan, dll.

Contoh menarik penggunaan struktur profil gigi gergaji lipat datar adalah penutup laboratorium Institut Beton di Detroit (AS) berukuran 29,1 × 11,4 ( Gambar 11, e) proyek oleh arsitek Yamasaki dan Leinweber, insinyur Amman dan Whitney. Penutup bertumpu pada dua baris penyangga yang membujur, membentuk koridor tengah dan mempunyai perpanjangan kantilever pada kedua sisi penyangga, panjang 5,8 m, Penutup merupakan gabungan lipatan-lipatan yang berlawanan arah. Ketebalan lipatan 9,5 cm.

Pada tahun 1972, selama rekonstruksi stasiun kereta Kursky di Moskow, struktur lipat trapesium digunakan, yang memungkinkan untuk menutupi ruang tunggu berukuran 33 × 200 m (Gbr. 11, f).

Sistem penutup lengkung yang paling kuno dan tersebar luas adalah penutup berkubah. Kubah adalah sistem struktural yang menjadi dasar penciptaan sejumlah bentuk arsitektur masa lalu (hingga abad ke-20), yang memungkinkan pemecahan masalah cakupan berbagai ruangan dengan tujuan fungsional berbeda.

Kubah silindris dan tertutup merupakan bentuk kubah yang paling sederhana, tetapi ruang yang dibentuk oleh penutup tersebut bersifat tertutup, dan bentuknya tidak memiliki plastisitas. Dengan memasukkan bekisting ke dalam desain baki kubah ini, kesan visual ringan tercapai. Permukaan bagian dalam kubah, biasanya, dihiasi dengan dekorasi yang kaya atau ditiru oleh struktur palsu dari plafon gantung kayu.

Kubah silang dibentuk dengan memotong dari perpotongan dua kubah barel. Mereka diblokir oleh aula pemandian dan basilika yang besar. Aplikasi Hebat kubah silang ditemukan dalam arsitektur Gotik.

Kubah silang adalah salah satu bentuk penutup umum dalam arsitektur batu Rusia.

Jenis kubah seperti kubah layar, kubah berkubah, dan kanopi banyak digunakan.

3 cangkang

Kerang berdinding tipis merupakan salah satu jenis struktur tata ruang dan digunakan dalam konstruksi bangunan dan struktur dengan area yang luas (hangar, stadion, pasar, dll). Cangkang berdinding tipis adalah permukaan melengkung, yang, dengan ketebalan minimal dan, karenanya, konsumsi massa dan material minimal, memiliki kapasitas menahan beban yang sangat tinggi, karena berkat bentuknya yang melengkung, ia bertindak sebagai struktur penahan beban spasial.

Eksperimen sederhana dengan kertas nasi menunjukkan bahwa pelat melengkung yang sangat tipis, karena bentuknya yang melengkung, memperoleh ketahanan yang lebih besar terhadap gaya luar dibandingkan pelat datar yang sama.

Kerang kaku dapat dipasang di atas bangunan dengan konfigurasi apa pun: persegi panjang, persegi, bulat, oval, dll.

Bahkan struktur yang sangat kompleks pun dapat dibagi menjadi beberapa elemen serupa. Di pabrik bagian konstruksi, jalur teknologi terpisah dibuat untuk pembuatan elemen struktural individu. Metode pemasangan yang dikembangkan memungkinkan pemasangan cangkang dan kubah menggunakan menara pendukung inventaris atau tanpa perancah tambahan sama sekali, yang secara signifikan mengurangi waktu konstruksi penutup dan mengurangi biaya pekerjaan pemasangan.

Menurut skema desainnya, cangkang kaku dibagi menjadi: cangkang dengan kelengkungan positif dan negatif, cangkang payung, kubah dan kubah.

Kerang terbuat dari beton bertulang, semen bertulang, logam, kayu, plastik dan bahan lain yang mampu menahan gaya tekan dengan baik.

Dalam sistem penahan beban konvensional, yang telah kita bahas sebelumnya, resistensi terhadap gaya yang muncul terkonsentrasi secara terus menerus di sepanjang seluruh permukaan lengkungnya, yaitu. karena ini adalah karakteristik sistem penahan beban spasial.

Kubah cangkang beton bertulang pertama dibangun pada tahun 1925 di Jena. Diameternya 40m, sama dengan diameter kubah St. Petersburg. Petrus di Roma. Massa cangkang ini ternyata 30 kali lebih kecil dari kubah St. Petersburg. Petra. Ini adalah contoh pertama yang menunjukkan kemampuan menjanjikan dari prinsip desain baru.

Munculnya beton bertulang tegangan, penciptaan metode perhitungan baru, pengukuran dan pengujian struktur menggunakan model, serta manfaat statis dan ekonomi dari penggunaannya, semuanya berkontribusi pada penyebaran cangkang yang cepat ke seluruh dunia.

Kerang memiliki sejumlah keunggulan lain:

dalam pelapisan mereka secara bersamaan melakukan dua fungsi: struktur penahan beban dan atap;

mereka tahan api, yang dalam banyak kasus menempatkan mereka pada posisi yang lebih menguntungkan bahkan dalam kondisi ekonomi yang setara;

mereka tidak ada bandingannya dalam keragaman dan orisinalitas bentuk dalam sejarah arsitektur;

akhirnya, dibandingkan dengan struktur berkubah dan berkubah sebelumnya, struktur ini berkali-kali melampauinya dalam hal cakupan bentangnya.

Jika konstruksi cangkang pada beton bertulang sudah cukup berkembang luas, maka pada logam dan kayu struktur tersebut masih terbatas penggunaannya, karena belum ditemukan bentuk struktur cangkang yang cukup sederhana yang menjadi ciri khas logam dan kayu.

Kerang dari logam dapat dibuat dari seluruh logam, di mana cangkang secara bersamaan menjalankan fungsi struktur penahan beban dan penutup dalam satu, dua atau lebih lapisan. Dengan perkembangan yang tepat, konstruksi cangkang dapat direduksi menjadi perakitan industri panel-panel besar.

Cangkang logam satu lapis terbuat dari baja atau beras aluminium.a. Untuk meningkatkan kekakuan cangkang, rusuk melintang diperkenalkan. Dengan susunan tulang rusuk melintang yang sering dihubungkan satu sama lain di sepanjang sabuk atas dan bawah, cangkang dua lapis dapat diperoleh.

Kerang mempunyai kelengkungan tunggal dan ganda.

Ke cangkang kelengkungan tunggal Ini termasuk cangkang dengan permukaan silinder atau kerucut (Gbr. 12, a, b).

Beras. 12. Bentuk cangkang yang paling umum

a - silinder: 1 - lingkaran, parabola, sinusoidal, elips (panduan); 2 - garis lurus (generatif); b - kerucut: 1 - kurva apa pun; 2 - garis lurus (generatif); d - permukaan transfer: 1 - parabola (panduan); 2 - elips, lingkaran (generatif); c - permukaan rotasi (kubah): 1 rotasi; 2 - lingkaran, elips, parabola (generatif); Permukaan rotasi atau perpindahan (cangkang bola): 1, 2 - lingkaran, parabola (generator atau pemandu); 3 - lingkaran, parabola (generatif); 4 - sumbu rotasi d - pembentukan cangkang kelengkungan ganda dalam satu arah: paraboloid hiperbolik: AB-SD, AC-VD - garis lurus (panduan); 1 - parabola (panduan).

Cangkang silinder berbentuk lingkaran, elips atau parabola dan ditopang oleh diafragma pengaku ujung, yang dapat dibuat dalam bentuk dinding, rangka, lengkungan atau rangka. Tergantung pada panjang cangkangnya, mereka dibagi menjadi yang pendek, yang rentang sepanjang sumbu memanjang tidak lebih dari satu setengah panjang gelombang (rentang dalam arah melintang), dan yang panjang, yang rentang sepanjang sumbu longitudinal. sumbu longitudinal lebih dari satu setengah panjang gelombang (Gbr. 13, a , c, d).

Di sepanjang tepi memanjang cangkang silinder panjang, elemen samping (tulang rusuk kaku) disediakan, di mana tulangan memanjang ditempatkan, memungkinkan cangkang beroperasi sepanjang bentang memanjang seperti balok. Selain itu, elemen samping menyerap gaya dorong dari kerja cangkang dalam arah melintang dan oleh karena itu harus memiliki kekakuan yang cukup dalam arah horizontal (Gbr. 13, a, e).

Panjang gelombang cangkang silinder yang panjang biasanya tidak melebihi 12 m Rasio boom pengangkat dengan panjang gelombang diambil paling sedikit 1/7 bentang, dan rasio boom pengangkat dengan panjang bentang tidak kurang. dari 1/10.

Cangkang silinder panjang prefabrikasi biasanya dibagi menjadi bagian silinder, elemen samping dan diafragma pengaku, yang tulangannya dilas bersama dan dimonopoli selama pemasangan (Gbr. 13, e).

Dianjurkan untuk menggunakan cangkang silinder panjang untuk pelapis tempat yang besar dengan garis persegi panjang dalam denah. Cangkang panjang biasanya ditempatkan sejajar dengan sisi pendek ruang persegi panjang yang tumpang tindih untuk mengurangi rentang cangkang sepanjang sumbu memanjang (Gbr. 13, e). Pengembangan cangkang silinder panjang mengikuti garis pencarian busur yang paling datar dengan boom pengangkat kecil, yang mengarah pada kondisi pekerjaan konstruksi yang lebih mudah, pengurangan volume bangunan, dan peningkatan kondisi pengoperasian.

Yang sangat menguntungkan, dalam hal pekerjaan struktural, adalah susunan deretan cangkang silinder datar yang berurutan, karena dalam hal ini gaya lentur yang bekerja dalam arah horizontal diserap oleh cangkang yang berdekatan (kecuali yang terluar).

Mari kita beri contoh penggunaan cangkang silinder panjang dalam konstruksi.

Cangkang silinder panjang multi-panjang gelombang dibuat di garasi di Bournemouth (Inggris).

Ukuran cangkang 4 5×90 m, tebal 6,3 cm, proyek ini dilakukan oleh insinyur Morgan (Gbr. 14, a).

c - hanggar lapangan terbang di Karachi (Pakistan, 1944). Lapisan tersebut dibentuk oleh cangkang silinder panjang dengan panjang 39,6 m, lebar 10,67 m, dan tebal 62,5 mm. Cangkangnya bertumpu pada purlin sepanjang 58 m, yang merupakan ambang pintu di atas gerbang hanggar; g - hanggar Kementerian Penerbangan di Akademi Ilmu Pengetahuan! bibir (1959). Untuk menutupi hanggar digunakan tiga buah cangkang berbentuk silinder yang letaknya sejajar dengan bukaan pintu hanggar. Panjang cangkang 55 m, kedalaman hanggar 32,5 m, balok penahan gaya dorong berbentuk kotak.

Penutup gedung olah raga di Madrid (1935) dirancang oleh arsitek Zuazo dan insinyur Torroja. Penutupnya merupakan gabungan dua buah cangkang silinder panjang yang bertumpu pada dinding ujung dan tidak memerlukan penyangga pada dinding memanjang, oleh karena itu terbuat dari bahan yang ringan. Panjang cangkang 35 m, bentang 32,6 m, tebal 8,5 cm (Gbr. 14, b).

Hanggar lapangan terbang di Karachi yang dibangun pada tahun 1944 diwakili oleh cangkang yang panjangnya 29,6 m, lebar 10,67 m dan tebal 6,25 cm, cangkang tersebut bertumpu pada sebuah gelagar dengan bentang 58 m yang merupakan ambang pintu di atas gerbang hanggar ( Gambar 14 , V).

Penggunaan cangkang silinder panjang praktis dibatasi pada bentang hingga 50 m, karena di luar batas ini, ketinggian elemen samping (balok rand) menjadi terlalu besar.

Kerang seperti itu sering digunakan dalam konstruksi industri, tetapi juga digunakan di gedung-gedung publik. Kaliningradgrazhdanproekt telah mengembangkan cangkang silinder panjang dengan bentang 18 × 24 m, lebar 3 m, dibuat langsung untuk bentang bersama dengan insulasi - papan serat. Lapisan kedap air diterapkan di atas elemen jadi di pabrik.

Cangkang silinder panjang terbuat dari beton bertulang, semen bertulang, baja dan paduan aluminium.

Jadi, untuk menutupi stasiun kereta api Moskow di St. Petersburg, digunakan cangkang silinder yang terbuat dari aluminium beras. Panjang blok suhu 48 m, lebar 9 m, lapisan digantung pada penyangga beton bertulang yang dipasang pada antar lintasan.

Cangkang silinder pendek, dibandingkan cangkang panjang, memiliki ukuran gelombang dan boom pengangkat yang lebih besar. Kelengkungan cangkang silinder pendek sesuai dengan arah bentang terbesar ruangan tertutup. Cangkang ini berfungsi sebagai brankas.

Bentuk kurva dapat direpresentasikan dengan busur lingkaran atau parabola. Karena bahaya tekuk pada cangkang pendek, pengaku melintang digunakan dalam banyak kasus. Selain elemen samping, cangkang tersebut harus memiliki pengencang untuk menyerap gaya transversal horizontal (Gbr. 13, c, e).

Cangkang silinder pendek untuk bangunan dengan kisi-kisi kolom 24 sudah dikenal luas × 12 m dan 18 × 12 m, terdiri dari rangka diafragma, panel bergaris 3 × 12 m dan elemen samping (Gbr. 15, a-d).

Struktur untuk bentang tertentu diakui sebagai standar.

Penggunaan cangkang silinder pendek tidak memerlukan penggunaan plafon gantung.

Kerang berbentuk kerucut biasanya digunakan untuk atap bangunan atau ruangan berbentuk trapesium. Fitur desain cangkang ini sama dengan cangkang silinder panjang (Gbr. 12, a). Contoh pemanfaatan yang menarik dari bentuk ini adalah penutup sebuah restoran tepi danau di Georgia (USA), yang dibuat berupa rangkaian beton bertulang kerucut berbentuk jamur dengan diameter 9,14 m.Batang jamur berongga digunakan untuk mengalirkan air hujan dari permukaan penutup. Segitiga-segitiga yang dibentuk oleh ujung-ujung tiga jamur yang bersentuhan itu ditutup dengan lempengan beton bertulang yang berlubang-lubang bundar untuk skylight berbentuk kubah plastik.

Beras. 15 Contoh penggunaan cangkang silinder pendek yang dibuat dari beton bertulang

Pada cangkang bergelombang dan terlipat dengan bentang panjang, momen lentur yang signifikan terjadi karena beban sementara dari angin, salju, perubahan suhu, dll.

Penguatan yang diperlukan pada cangkang tersebut dicapai dengan membuat tulang rusuk. Pengurangan upaya dicapai dengan beralih ke profil cangkang itu sendiri yang bergelombang dan terlipat. Hal ini memungkinkan untuk meningkatkan kekakuan cangkang dan mengurangi konsumsi material.

Desain seperti itu memungkinkan untuk menekankan kontras antara bidang dinding penutup, yang tidak bergantung pada penyangga penahan beban, dan penutup yang bertumpu di atasnya. Hal ini memungkinkan untuk membuat overhang kantilever besar pada struktur ini untuk memasang penyangga, dll. (Stasiun kereta Kursky di Moskow).

Lipatan dan gelombang merupakan bentuk pelat yang menarik untuk langit-langit dan terkadang untuk dinding di interior.

Cangkang bergelombang, jika skala, kelengkungan, dan bentuknya ditemukan, berdasarkan persyaratan estetika arsitektur, bisa sangat ekspresif. Jenis struktur ini dirancang untuk bentang lebih dari 100 m, yang telah diterapkan untuk menutupi berbagai macam objek.

Kubah cangkang terlipat polihedral adalah contoh peningkatan kekakuan cangkang silinder dengan memberikan bentuk polihedral.

Peralihan dari cangkang dengan kelengkungan tunggal ke cangkang dengan tanda kelengkungan ganda panggung baru dalam pengembangan cangkang, karena pengaruh gaya tekuk di dalamnya diminimalkan.

Kerang semacam itu digunakan pada bangunan dengan berbagai denah: persegi, segitiga, persegi panjang, dll.

Variasi cangkang seperti itu pada bidang bulat atau oval adalah kubah.

Kerang dengan kelengkungan ganda dapat dibuat dengan kontur acak-acakan dan datar.

Kerugiannya meliputi: volume bangunan yang ditutupi yang meningkat, permukaan atap yang besar, dan karakteristik akustik yang tidak selalu menguntungkan. Dalam pelapisan, dimungkinkan untuk menggunakan lentera cahaya terutama di bagian tengah.

Kerang semacam itu dapat dibuat dari beton bertulang monolitik monolitik dan prefabrikasi.

Bentang bangunan ini bervariasi antara 24-30 m Stabilitas cangkang dijamin oleh sistem balok pengaku pratekan dengan mata jaring 12 × 12 m Kontur cangkang bertumpu pada sabuk pratekan.

Dalam beberapa kasus, disarankan untuk menutupi aula dengan cangkang tenda berbentuk piramida terpotong, terbuat dari beton bertulang. Mereka dapat bertumpu di sepanjang kontur, di dua sisi atau sudut.

Jenis cangkang kelengkungan ganda yang paling umum dalam praktik konstruksi ditunjukkan pada Gambar. 12, f, g, h.

Kubah adalah permukaan rotasi. Gaya-gaya di dalamnya bekerja dalam arah meridional dan latitudinal. Tekanan tekan muncul di sepanjang meridian. Di sepanjang garis lintang, mulai dari atas, gaya tekan juga timbul, lambat laun berubah menjadi gaya tarik, yang mencapai maksimumnya di tepi bawah kubah. Cangkang kubah dapat bertumpu pada cincin penyangga tarik, pada kolom - melalui sistem diafragma atau pengaku, jika cangkang berbentuk persegi atau polihedral.

Kubah berasal dari negara-negara Timur dan pertama-tama memiliki tujuan utilitarian. Karena tidak adanya kayu, kubah tanah liat dan batu bata berfungsi sebagai penutup tempat tinggal. Namun lambat laun, berkat kualitas estetika dan tektoniknya yang luar biasa, kubah tersebut memperoleh konten semantik independen sebagai bentuk arsitektur. Perkembangan bentuk kubah dikaitkan dengan perubahan konstan pada sifat geometrinya. Dari bentuk bulat dan bulat, pembangun beralih ke bentuk runcing dengan bentuk parabola yang kompleks.

Kubah berbentuk bulat dan beraneka segi, bergaris, halus, bergelombang, bergelombang (Gbr. 16, a). Mari kita lihat contoh cangkang kubah yang paling umum.

Meliput Istana Olahraga di Roma (1960), dibangun sesuai dengan desain Profesor P.L. Nervi untuk Olimpiade adalah kubah berbentuk bola yang terbuat dari elemen semen bertulang prefabrikasi dengan lebar 1,67 hingga 0,34 m, memiliki bentuk spasial yang kompleks (Gbr. 17, a). 114 segmen kubah bertumpu pada 38 penyangga miring (3 segmen per 1 penyangga). Setelah menyelesaikan struktur monolitik dan menyematkan segmen prefabrikasi, struktur kubah mulai berfungsi sebagai satu kesatuan. Gedung ini dibangun dalam waktu 2,5 bulan.

Atap kubah gedung konser di Matsuyama (Jepang), dirancang pada tahun 1954 oleh arsitek Kenzo Tange dan insinyur Zibon, berbentuk segmen bola dengan diameter 50 m, boom pengangkat 6,7 m (Gbr. 17, b) . Terdapat 123 lubang bundar berdiameter 60 cm pada penutupnya untuk penerangan atas aula.

Tebal cangkang tengah 12 cm, pada penyangga 72 cm, bagian cangkang yang menebal menggantikan cincin penyangga.

Kubah di atas auditorium teater di Novosibirsk (1932) memiliki diameter 55,5 m, boom pengangkat 13,6 m, ketebalan cangkang 8 cm (1/685 bentang). Itu bertumpu pada sebuah cincin dengan penampang 50 × 80 cm (Gambar 17, c).

Kubah paviliun pameran di Beograd (Yugoslavia) dibangun pada tahun 1957. Diameter kubah 97,5 m dengan boom pengangkat 12-84 m Kubah merupakan struktur yang terdiri dari bagian tengah monolitik dengan diameter 27 m, dan bagian berbentuk lingkaran, berongga, trapesium dari balok beton bertulang , di mana 80 setengah lengkungan beton bertulang prefabrikasi dari bagian I bertumpu, ditopang oleh tiga baris cangkang berbentuk cincin (Gambar 17, d).

Kubah stadion di Oporto (Portugal) yang dibangun pada tahun 1981 memiliki diameter 92 m.

Penutupnya terbuat dari 32 rusuk yang letaknya meridian bertumpu pada rangka segitiga dan 8 cincin beton bertulang. Diameter kubah pada daerah penyangganya pada rangka segitiga adalah 72 m, tinggi kubah 15 m, cangkang kubah terbuat dari beton dengan pengisi gabus pada rangka beton bertulang.

Di bagian atas kubah terdapat lentera lampu (Gbr. 17, e).

Pada Gambar. 18 menunjukkan contoh cangkang kubah yang terbuat dari logam. Pengalaman membangun gedung-gedung seperti itu menunjukkan bahwa gedung-gedung tersebut bukannya tanpa kekurangan. Jadi, yang utama adalah volume konstruksi bangunan yang besar dan massa struktur bangunan yang terlalu besar.

Dalam beberapa tahun terakhir, bangunan berkubah pertama dengan atap yang bisa dibuka telah muncul.

Misalnya, untuk stadion di Pittsburgh (Gbr. 18), digunakan elemen cangkang sektoral yang terbuat dari paduan aluminium yang meluncur secara radial di sepanjang permukaan kubah.

Dalam kubah kayu (Gbr. 19, a, b, c), struktur penahan beban adalah elemen kayu yang digergaji atau direkatkan. Dalam kubah datar modern, elemen rangka utama bekerja dalam kompresi, oleh karena itu penggunaan kayu sangat disarankan.

Sejak Abad Pertengahan, kayu telah digunakan sebagai bahan struktural dalam konstruksi kubah. Banyak kubah kayu yang berasal dari Abad Pertengahan masih bertahan hingga hari ini di Eropa Barat. Mereka sering kali mewakili penutup loteng di atas kubah utama, terbuat dari batu bata. Kubah-kubah ini memiliki sistem sambungan kekakuan yang kuat. Di antara kubah-kubah tersebut, misalnya, adalah kubah utama Gereja Tritunggal di Leningrad. Kubah dengan diameter 25 m dan tinggi 21,31 m ini didirikan pada tahun 1834 dan masih bertahan hingga saat ini. Dari kubah kayu pada masa itu, kubah ini merupakan yang terbesar di dunia. Ia memiliki struktur kayu khas yang terdiri dari 32 tulang rusuk meridional yang dihubungkan oleh beberapa balok ikatan cincin.

Beras. 18 Contoh cangkang kubah yang terbuat dari logam

Pada tahun 1920-30 Di negara kita, beberapa kubah kayu berukuran besar didirikan. Kubah kayu berdinding tipis menutupi tangki bensin dengan diameter 32 m di pabrik kimia Bereznikovsky dan Bobrikovsky. Di Saratov, Ivanovo dan Baku, sirkus dengan diameter masing-masing 46, 50 dan 67 m ditutupi dengan kubah kayu, kubah ini memiliki desain berusuk, di mana tulang rusuknya berupa lengkungan kisi (Gbr. 19, b).

Teknologi modern merekatkan kayu dengan perekat sintetis tahan air yang kuat dan pengalaman luas dalam produksi kayu laminasi dan penggunaannya dalam konstruksi memungkinkan untuk memperkenalkan kayu sebagai bahan baru berkualitas tinggi ke dalam struktur bentang panjang. Struktur kayu kuat, tahan lama, tahan api dan ekonomis.

Gambar 19. Contoh penggunaan cangkang kubah kayu

Kubah yang terbuat dari kayu laminasi digunakan untuk menutupi ruang pameran dan konser, sirkus, stadion, planetarium, dan bangunan umum lainnya. Jenis arsitektur dan struktur kubah kayu laminasi sangat beragam. Kubah yang paling umum digunakan adalah kubah berusuk, kubah dengan jaring segitiga dan kubah jaring dengan kisi kristal, yang dikembangkan oleh Profesor M.S. Tupolev.

Sejumlah kubah kayu laminasi telah dibangun di AS dan Inggris.

Di negara bagian Montana (AS), sebuah kubah kayu dengan diameter 91,5 m dengan boom pengangkat 15,29 m didirikan di atas gedung pusat olahraga untuk 15 ribu penonton pada tahun 1956 (Gbr. 19, c). Rangka penyangga kubah terdiri dari 36 rusuk meridional dengan penampang 17,5 × 50 cm Tulang rusuk bertumpu pada cincin penyangga bawah yang terbuat dari profil yang digulung dan pada cincin logam atas yang dikompresi. Kubah dipasang pada kolom beton bertulang setinggi 12 m, pada setiap sel yang dibentuk oleh rusuk dan balok, ikatan baja direntangkan secara diagonal melintang. Kubah dipasang menggunakan semi-lengkungan berpasangan bersama dengan purlin dan pengikat. Setiap setengah lengkungan, panjang 45 m, dirangkai di atas tanah dari tiga bagian.

Kubah lipat dipasang dari cangkang spasial semen bertulang yang disusun dalam satu atau dua tingkat, atau dibuat monolitik (Gbr. 19, a).

Kubah berbentuk gelombang digunakan untuk bentang lebih dari 50 m Permukaan kubah diberi bentuk seperti gelombang untuk menjamin kekakuan dan stabilitas yang lebih besar (Gbr. 20, a, b).

Penutup pasar tertutup di Royenne (Prancis), dibangun sesuai dengan desain arsitek Simon dan Moriseo, insinyur Sarget pada tahun 1955, adalah cangkang bola bergelombang dari 13 paraboloid berbentuk sinus yang disusun secara radial (Gbr. 20, a). Diameter kubah 50 m, tinggi 10,15 m, lebar gelombang 6 m, tebal 10,5 cm, tepi bawah gelombang bertumpu langsung pada pondasi.

Penutup sirkus di Bucharest (1960), dirancang oleh Project Bucharest Institute, berupa kubah berbentuk gelombang dengan diameter 60,6 m, terdiri dari 16 segmen gelombang parabola (Gbr. 20, b). Ketebalan cangkang 7 cm di bagian atas, 12 cm di bagian penyangga. Kubah tersebut bertumpu pada 16 pilar yang dihubungkan satu sama lain oleh sabuk beton bertulang pratekan poligonal yang menyerap gaya dorong pada kubah.

Kerang dengan permukaan transfer digunakan untuk menutupi bangunan persegi panjang atau poligonal. Cangkang tersebut bertumpu pada diafragma di semua sisi poligon. Permukaan cangkang transfer dibentuk oleh gerak translasi suatu kurva sepanjang kurva lainnya, dengan syarat kedua kurva tersebut melengkung ke atas dan berada pada dua bidang yang saling tegak lurus (Gbr. 12, e).

Cangkang pemindah (Gbr. 12, d) bekerja dalam arah melintang dan memanjang seperti lengkungan.

Ikatan kuat yang digantung di bawah tulang rusuk memanjang menyerap gaya dorong ke arah penerbangan. Pada arah melintang, gaya dorong dari cangkang pada bentang luar diserap oleh diafragma yang kaku dan elemen samping, dan pada bentang tengah gaya dorong diserap oleh cangkang yang berdekatan. Penampang melintang cangkang transfer di sepanjang lengkungan, kecuali untuk zona penyangga, sering dianggap berbentuk lingkaran (Gbr. 16, b).

Contoh cangkang dengan permukaan transfer adalah penutup pabrik karet di Brynmawr (South Wales, Inggris), yang dibangun pada tahun 1947 (Gbr. 21, b). Lapisannya terdiri dari 9 cangkang berbentuk elips berbentuk persegi panjang berukuran 19 ×26 m Ketebalan cangkang adalah 7,5 cm Kekakuan cangkang dijamin oleh diafragma samping.

Di zona penyangga, cangkang dapat diakhiri dengan elemen berbentuk kerucut yang memberikan transisi dari penampang melingkar zona tengah ke persegi panjang di sepanjang garis penyangga.

Dengan menggunakan sistem ini, dibangun penutup garasi mobil dengan bentang 96 m di Leningrad, terdiri dari 12 kubah, masing-masing lebar 12 m.

Cangkang layar berbentuk bola terbentuk ketika permukaan bola dibatasi oleh bidang vertikal yang dibangun pada sisi-sisi persegi. Diafragma kekakuan dalam hal ini adalah sama untuk keempat sisinya (Gbr. 12, c, e, Gbr. 16).

Cangkang bulat berusuk prefabrikasi ukuran 36 × 36 m digunakan dalam pembangunan banyak fasilitas industri (Gbr. 21, e). Solusi ini menggunakan pelat dengan empat ukuran standar: di bagian tengah, persegi 3 × 3 m, dan di pinggirannya ada cangkang belah ketupat, hampir seukuran persegi. Lembaran ini memiliki rusuk yang bekerja secara diagonal dan sedikit penebalan di sepanjang kontur.

Ujung tulangan rusuk diagonal terbuka. Selama pemasangan, mereka dilas menggunakan batang atas. Batang dengan tulangan spiral ditempatkan di atasnya ditempatkan pada lapisan antara pelat di area sambungan sudut. Setelah itu, jahitannya disegel.

Penutup bola bangunan pusat perbelanjaan Novosibirsk memiliki dimensi denah 102 × 102 m, tinggi lengkungan kontur sama dengan 1/10 bentang. Kurva generatrix cangkang mempunyai kenaikan yang sama.

Tinggi total cangkang adalah 20,4 m Permukaan cangkang dipotong dengan memperhatikan pola perpindahannya. Pada daerah sudut, pelat penutup ditempatkan secara diagonal untuk menempatkan tulangan tegangan pada sambungan memanjang (diagonal).

Bagian pendukung bagian sudut lapisan yang mengalami tekanan paling besar terbuat dari beton bertulang monolitik.

Penutup aula pertemuan berkapasitas 1.200 kursi di Institut Teknologi Massachusetts di Boston (AS) dirancang oleh arsitek Ero Saariner. Ini adalah cangkang bulat dengan diameter 52 m dan memiliki denah berbentuk segitiga.

Cangkang lapisan berbentuk bola adalah 1/8 dari permukaan bola. Sepanjang kontur, cangkang bertumpu pada tiga sabuk penahan beban melengkung, yang meneruskan gaya ke penyangga yang terletak di tiga titik (Gbr. 21, d). Ketebalan cangkang dari 9 hingga 61 cm.

Ketebalan cangkang yang begitu besar pada penyangganya dijelaskan oleh momen lentur signifikan yang timbul pada cangkang karena potongan yang besar, yang menunjukkan solusi desain yang gagal.

Penutup pusat perbelanjaan di Canoe (Kepulauan Hawaii, USA) dibuat dalam bentuk cangkang bulat dengan permukaan halus berukuran 39,01 × 39,01 m Cangkang tidak mempunyai diafragma kaku dan ditopang oleh sudut-sudutnya pada 4 abutment. Ketebalan cangkang 76-254 mm. (Gbr. 21, a).

Sampul (Spanyol) pasar tertutup di Algeciros, dibangun pada tahun 1935 sesuai dengan desain insinyur Torroja dan arsitek Arcas, berbentuk cangkang bola segi delapan dengan diameter 47,6 m.

Delapan penyangga tempat cangkang berada dihubungkan satu sama lain melalui sabuk poligonal yang menyerap gaya dorong dari cangkang (Gbr. 21, c).

5 Kerang yang arah kelengkungannya berlawanan

Kerang yang berlawanan arah kelengkungan yang satu dan yang lainnya dibentuk dengan menggerakkan garis lurus (generator) sepanjang dua kurva pemandu. Ini termasuk konoid, hiperboloid revolusi berkelamin tunggal, dan paraboloid hiperbolik (Gbr. 12, f, g, h).

Ketika konoid terbentuk, generatrix bertumpu pada kurva dan garis lurus (Gbr. 12, g). Hasilnya adalah permukaan dengan arah kelengkungan yang berlawanan. Conoid digunakan terutama untuk atap gudang dan memungkinkan untuk mendapatkan berbagai bentuk. Arah kurva berbentuk kerucut dapat berupa parabola atau kurva melingkar. Cangkang berbentuk kerucut pada lapisan peneduh memungkinkan adanya pencahayaan alami dan ventilasi ruangan (Gbr. 16, d, e).

Elemen pendukung cangkang konoid dapat berupa lengkungan, balok rand dan struktur lainnya.

Rentang cangkang tersebut berkisar antara 18 hingga 60 m Tegangan tarik yang timbul pada cangkang konoid ditransfer ke diafragma kaku. Beban pada cangkang konoid dipikul oleh empat penyangga, biasanya terletak pada empat titik sudut cangkang.

Contohnya adalah gedung penerimaan dan penyimpanan pasar tertutup di Toulouse (Prancis), yang dibangun sesuai dengan desain insinyur Prat. Pasar ditutupi dengan struktur yang terdiri dari rangka lengkung beton bertulang parabola dengan bentang 20 m, dengan boom pengangkat 10 m dan cangkang berbentuk kerucut setebal 70 mm, jarak antar lengkungan 7 m.Platform pemuatan terletak di sepanjang memanjang Sisi-sisi bangunan ditutup dengan cangkang silinder berbentuk konsol sepanjang 7 m, diikat dengan kabel-kabel yang bertumpu pada lengkungan (Gbr. 22, a).

Generatrix dari hiperboloid revolusi berjenis kelamin tunggal membungkus sumbu yang berpotongan dalam posisi miring (Gbr. 12, h). Ketika garis ini bergerak, muncul dua sistem generatrice yang berpotongan pada permukaan cangkang.

Contoh penggunaan cangkang ini adalah tribun arena pacuan kuda Zarzuela di Madrid (Gbr. 22, b) dan pasar di Co (Prancis) (Gbr. 22, c).

Pembentukan permukaan paraboloid hiperbolik (hipara) ditentukan oleh sistem garis lurus yang tidak sejajar dan tidak berpotongan (Gbr. 12, h), yang disebut garis panduan. Setiap titik paraboloid hiperbolik merupakan titik potong dua generatris yang membentuk permukaan.

Beras. 22 Contoh penggunaan cangkang konoidal dan hiperboloid revolusi

Dengan beban yang terdistribusi merata, tegangan pada semua titik pada permukaan hypar mempunyai nilai yang konstan. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa gaya tarik dan tekan pada setiap titik adalah sama. Inilah sebabnya mengapa hypara memiliki ketahanan yang lebih besar terhadap tonjolan. Ketika cangkang cenderung membengkok karena beban, tegangan tarik dalam arah normal terhadap tekanan ini secara otomatis meningkat. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan cangkang dengan ketebalan rendah, seringkali tanpa tepi.

Studi statis pertama tentang hypar diterbitkan pada tahun 1935 oleh orang Prancis Lafaille, tetapi studi tersebut baru diterapkan secara praktis setelah Perang Dunia Kedua. Boroni di Italia, Ruban di Cekoslowakia, Candela di Meksiko, Salvadori di AS, Sarge di Prancis. Keuntungan operasional dan ekonomi dari hypar dan kemungkinan estetika yang tidak terbatas menciptakan ruang lingkup yang luas untuk penggunaannya.

Pada Gambar. 16, f, g, h, dan menunjukkan kemungkinan kombinasi permukaan hypar datar.

Beras. 23 Contoh penggunaan hypar dalam konstruksi

Peliputan aula teater kota di Shizuska (Jepang) oleh arsitek Kenzo Tange, insinyur Shoshikatsu Pauobi (Gbr. 23, a). Aula ini memiliki 2.500 kursi untuk penonton. Bangunannya berbentuk bujur sangkar, panjang sisinya 54 m, cangkangnya berbentuk hyparum, yang permukaannya diperkuat dengan rusuk-rusuk pengaku yang terletak sejajar dengan sisi-sisi bujur sangkar setiap 2,4 m. Seluruh beban dari penutup dipindahkan ke dua penyangga beton bertulang yang dihubungkan satu sama lain di bawah lantai aula dengan jalur beton bertulang. Penopang tambahan untuk balok rund cangkang adalah tiang ayun tipis di sepanjang fasad bangunan. Lebar balok rand 2,4 m, tebal 60 cm, tebal cangkang 7,5 cm.

Kapel dan restoran taman di Mexico City dirancang oleh insinyur Felix Candela. Dalam struktur ini, kombinasi beberapa paraboloid hiperbolik digunakan (Gbr. 23, b, c)

Sebuah klub malam di Acapulco (Meksiko) juga dirancang oleh F. Candela. Dalam pekerjaan ini, 6 hypar digunakan.

Praktik konstruksi dunia kaya akan contoh berbagai bentuk hypar dalam konstruksi.

6 Penutup rusuk dan palang melintang

Atap berusuk silang adalah sistem balok atau rangka dengan tali sejajar yang bersilangan dalam dua dan terkadang tiga arah. Lapisan ini memiliki kinerja yang serupa dengan kinerja pelat padat. Dengan membuat sistem silang, tinggi rangka atau balok dapat dikurangi menjadi 1/6-1/24 bentang. Perlu diperhatikan bahwa sistem silang hanya efektif untuk ruangan berbentuk persegi panjang dengan rasio aspek berkisar antara 1:1 hingga 1,25:1. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam rasio ini, struktur kehilangan keunggulannya dan berubah menjadi sistem balok konvensional. Dalam sistem lintas, sangat menguntungkan menggunakan konsol dengan jangkauan hingga 1/5-1/4 rentang. Dukungan rasional dari penutup melintang, menggunakan sifat spasial pekerjaannya, memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan penggunaannya dan membangun penutup dengan berbagai ukuran dan penyangga dari jenis elemen prefabrikasi yang sama yang diproduksi pabrik.

Pada penutup berusuk silang jarak antar rusuk berkisar antara 1,5 m sampai dengan 6 m Penutup berusuk silang dapat berupa baja, beton bertulang, atau kayu.

Penutup berusuk silang yang terbuat dari beton bertulang dalam bentuk caisson dapat digunakan secara rasional dengan bentang hingga 36 m.Untuk bentang besar sebaiknya beralih ke penggunaan rangka baja atau beton bertulang.

Penutup salib kayu hingga 24 ukuran × 24 m terbuat dari kayu lapis dan batangan dengan lem dan paku.

Contoh penggunaan rangka silang adalah proyek Gedung Kongres di Chicago yang diselesaikan pada tahun 1954 oleh arsitek Van Der Rohe (AS). Dimensi penutup aula 219,5 × 219,5 m (Gbr. 24, a).

Beras. 24 Penutup berusuk silang dibuat dari logam

Ketinggian balai sampai puncak bangunan adalah 34 m, Struktur melintang terbuat dari rangka baja dengan tali sejajar dengan tinggi kisi diagonal 9,1 m, Seluruh struktur bertumpu pada 24 penyangga (6 penyangga pada setiap sisi bangunan). persegi).

Di paviliun pameran di Sokolniki (Moskow), dibangun pada tahun 1960 sesuai dengan proyek Mosproekt, sistem pelapisan silang berukuran 46 × 46 m rangka alumunium yang ditopang oleh 8 kolom, tinggi rangka 6 m, tinggi 2,4 m, atap terbuat dari panel alumunium panjang 6 m (Gbr. 24, b)

Institut VNIIZhelezobeton bersama dengan TsNIIEPzhilishchi mengembangkan desain asli penutup lintas diagonal berukuran 64 ×64 m, terbuat dari elemen beton bertulang prefabrikasi. Penutupnya bertumpu pada 24 kolom yang terletak pada sisi 48 persegi × 48 m, terdiri dari bentang dan bagian kantilever dengan proyeksi 8 m, jarak kolom 8 m.

Desain ini diterapkan dalam pembangunan Rumah Furnitur di Lomonosovsky Prospekt di Moskow (penulis A. Obraztsov, M. Kontridze, V. Antonov, dll.) Seluruh penutup terbuat dari 112 elemen beton bertulang padat prefabrikasi dari I -bagian dengan panjang 11,32 m dan 32 elemen serupa dengan panjang 5,66 m (Gbr. 25). Elemen penutup lapisan adalah pelindung berinsulasi prefabrikasi ringan, di mana karpet anti air berlapis-lapis diletakkan.

Struktur spasial batang yang terbuat dari logam merupakan pengembangan lebih lanjut dari struktur kisi planar. Prinsip struktur spasial inti telah dikenal umat manusia sejak zaman kuno; prinsip ini digunakan di yurt Mongolia dan di gubuk-gubuk penduduk Afrika tropis, dan dalam bangunan berbingkai Abad Pertengahan, dan di zaman kita - dalam struktur. seperti sepeda, pesawat terbang, derek, dan lain-lain.

Struktur spasial batang telah tersebar luas di banyak negara di dunia. Hal ini dijelaskan oleh kesederhanaan pembuatannya, kemudahan pemasangan, dan yang paling penting - kemungkinannya produksi industri. Apapun bentuk struktur spasial inti, selalu dapat dibedakan tiga jenis elemen di dalamnya: simpul, batang penghubung, dan zona. terhubung satu sama lain dalam urutan tertentu, unsur-unsur tersebut membentuk sistem tata ruang yang datar.

Sistem spasial struktur batang meliputi:

Pelat struktur inti (Gbr. 26);

Cangkang jaring (cangkang silinder dan kerucut, cangkang transfer dan kubah) (Gbr. 27).

Struktur spasial inti dapat berupa zona tunggal, zona ganda, atau multizona. misalnya, pelat struktur dibuat dengan dua tali busur, dan kubah jaring serta cangkang silinder untuk bentang normal dibuat dengan tali tunggal.

Simpul dan batang penghubung membentuk ruang tertutup di antara keduanya (zona). zona dapat berbentuk tetrahedron, hexahedron (kubus), octahedron, dodecahedron, dan lain-lain. bentuk zona mungkin memberikan kekakuan atau tidak pada sistem batang, misalnya tetrahedron, oktahedron, dan ikosahedron merupakan zona kaku. Masalah stabilitas cangkang mesh satu lapis dikaitkan dengan kemungkinan apa yang disebut “gertakan” cangkang tersebut seperti cangkang berdinding tipis (Gbr. 26).

Beras. 26 Struktur batang logam

Sudut ? mungkin secara signifikan kurang dari seratus derajat. Klik itu sendiri tidak menyebabkan runtuhnya seluruh struktur mesh, dalam hal ini, struktur memperoleh struktur keseimbangan stabil lainnya.

Sambungan simpul yang digunakan dalam struktur batang bergantung pada desain sistem batang. Jadi, pada cangkang jaring satu lapis, sambungan nodal dengan cubitan kaku pada batang pada arah normal terhadap permukaan harus digunakan untuk menghindari “patahkan” pada simpul, dan pada pelat struktural, seperti pada umumnya dalam sistem multi-sabuk, sambungan kaku batang di simpul tidak diperlukan. desain sambungan nodal tergantung pada penataan ruang batang dan kemampuan pabrikan.

Sistem sambungan batang yang paling umum digunakan dalam praktik dunia adalah sebagai berikut:

Sistem "meko" (sambungan berulir menggunakan elemen berbentuk - bola) telah tersebar luas karena kemudahan pembuatan dan pemasangannya (Gbr. 28, c);

Sistem “dek luar angkasa” yang terdiri dari elemen-elemen prefabrikasi berbentuk piramida, yang pada bidang tali busur atas dihubungkan satu sama lain dengan baut, dan pada bidang tali busur bawah dihubungkan dengan penahan (Gbr. 28, a);

Batang penghubung dengan cara dilas menggunakan bagian berbentuk cincin atau bola (Gbr. 28, b);

Batang penghubung menggunakan gusset bengkok pada baut, dll. (Gbr. 28, d); pelat inti (struktural) memiliki pola geometris dasar sebagai berikut:

Struktur sabuk ganda dengan dua kelompok batang sabuk;

Struktur sabuk ganda dengan tiga kelompok batang sabuk;

Struktur sabuk ganda dengan empat kelompok batang sabuk.

Struktur pertama merupakan struktur yang paling sederhana dan paling umum digunakan saat ini. Hal ini ditandai dengan kesederhanaan sambungan nodal (tidak lebih dari sembilan batang bertemu dalam satu simpul) dan nyaman untuk menutupi ruangan dengan denah persegi panjang. Ketinggian struktur pelat struktur diasumsikan 1/20...1/25 bentang. dengan bentang normal sampai dengan 24 m, tinggi pelat adalah 0,96...1,2 m.Jika struktur terbuat dari batang-batang yang sama panjangnya, maka panjangnya adalah 1,35...1,7 m. Sel-sel pelat struktur dengan dimensi seperti itu dapat ditutup dengan elemen atap konvensional (dingin atau berinsulasi) tanpa purlin atau selubung tambahan. dengan bentang pelat yang cukup besar maka perlu dipasang purlin di bawah atap, karena dengan bentang 48 m tinggi pelat akan menjadi sekitar 1,9 m, dan panjang batang akan menjadi sekitar 2,7 m.Contoh dari penggunaan pelat struktural dalam konstruksi ditunjukkan pada Gambar. 29. Jaring cangkang silinder dibuat dalam bentuk jaring batang dengan sel yang identik (Gbr. 27). Cangkang silinder jaring paling sederhana dibentuk dengan menekuk jaring segitiga datar. tetapi cangkang jaring silindris dapat dengan mudah diperoleh dengan bentuk jaring belah ketupat. Dalam cangkang ini, simpul-simpulnya terletak pada permukaan dengan jari-jari yang berbeda, yang, seperti kelengkungan ganda, meningkatkan kapasitas menahan beban cangkang. Efek ini juga dapat dicapai pada jaring batang segitiga.

Beras. 28 Beberapa jenis sambungan nodal pada struktur batang

Kubah jaring, yang memiliki permukaan kelengkungan ganda, biasanya terbuat dari batang dengan panjang yang berbeda-beda. bentuknya sangat beragam (Gbr. 27, a). Kubah geodesik, penciptanya adalah insinyur Futtler (AS), adalah suatu struktur di mana permukaan kubah dibagi menjadi segitiga bola sama sisi, dibentuk oleh batang dengan panjang berbeda atau panel dengan berbagai ukuran. Cangkang kerucut jaring memiliki desain yang mirip dengan kubah jaring, namun kekakuannya lebih rendah. Keunggulannya adalah permukaannya yang dapat dibuka, sehingga memudahkan pemotongan elemen atap. Struktur geometris cangkang kerucut mesh dapat dibangun di atas bentuk poligon beraturan, dengan tiga, empat atau lima segitiga sama sisi bertemu di puncak kerucut. Semua batang sistem memiliki panjang yang sama, tetapi sudut pada tali busur horizontal yang berdekatan pada cangkang berubah. Bentuk lain dari cangkang jaring ditunjukkan pada Gambar f 27, b, c, e Penutup atap pada struktur batang spasial, seperti pelat struktural, sedikit berbeda dari yang biasanya digunakan untuk struktur baja. Pelapisan cangkang mesh dengan kelengkungan tunggal dan ganda diselesaikan secara berbeda. Saat menggunakan bahan insulasi termal ringan, pelapis ini, biasanya, tidak memenuhi persyaratan termal (dingin di musim dingin, panas di musim panas). dapat direkomendasikan sebagai isolasi termal bahan yang optimal- beton busa polistiren.

Ini bisa berupa monolitik (metode atap tuang) atau prefabrikasi, dapat ditempatkan langsung ke dalam cetakan di mana elemen atap prefabrikasi beton bertulang dibuat, dll. bahan ini ringan (kepadatan 200 kg/m 3), sulit untuk dibakar dan tidak memerlukannya screed semen. Bahan isolasi sintetis semi-kaku dan lunak lainnya juga digunakan.

Yang paling menjanjikan saat ini adalah penggunaan atap berwarna damar wangi, karena pada saat yang sama mereka memecahkan masalah kedap air dan penampilan struktur, yang sangat penting untuk pelapis kelengkungan ganda. digunakan, yang memungkinkan untuk memperoleh corak warna atap yang berbeda (proyek penelitian atap polimer dikembangkan). Pada struktur yang permukaan atapnya tidak terlihat, karpet atap atau film dan kain sintetis dapat digunakan. hasil yang baik diperoleh dengan menggunakan paket atap yang terbuat dari lembaran aluminium bergelombang dengan insulasi sintetis kaku yang dicap di dalamnya.

Menutupi atap dengan bahan logam tidak layak secara ekonomi. Drainase dari permukaan atap diputuskan secara individual dalam setiap kasus.

5. Struktur gantung (cable-stayed).

Pada tahun 1834, tali kawat ditemukan - elemen struktural baru yang banyak digunakan dalam konstruksi karena sifatnya yang luar biasa - kekuatan tinggi, bobot rendah, fleksibilitas, daya tahan. Dalam konstruksi, tali kawat pertama kali digunakan sebagai struktur penahan beban jembatan gantung, dan kemudian tersebar luas pada penutup gantung bentang panjang.

Perkembangan struktur cable-stayed modern dimulai pada tahun akhir XIX V. Selama pembangunan pameran Nizhny Novgorod pada tahun 1896, insinyur Rusia V.G. Shukhov adalah orang pertama yang menggunakan struktur logam yang berfungsi secara spasial, di mana kerja elemen kaku dalam pembengkokan digantikan oleh kerja kabel fleksibel dalam tegangan.

1 Penutup gantung

Penutup gantung digunakan pada bangunan dengan hampir semua konfigurasi. Tampilan arsitektur bangunan dengan atap gantung bervariasi. Untuk penutup gantung digunakan kabel, ijuk, batang yang terbuat dari baja, kaca, plastik dan kayu. Sejak awal abad ini, lebih dari 120 bangunan dengan atap gantung telah dibangun di negara kita. Ilmu pengetahuan dalam negeri telah menciptakan teori untuk menghitung sistem dan struktur tersuspensi menggunakan komputer.

Saat ini terdapat penutup dengan bentang sekitar 500 m.Pada penutup gantung, sekitar 5-6 kg baja per 1 m dikonsumsi untuk elemen penahan beban (kabel) 2area yang tertutup. Struktur cable-stayed memiliki tingkat kesiapan yang tinggi, dan pemasangannya sederhana.

Stabilitas penutup gantung dijamin dengan stabilisasi (pengencangan awal) kabel fleksibel (kabel). Stabilisasi kabel dapat dicapai dengan memuat dalam sistem sabuk tunggal, membuat sistem sabuk ganda (rangka kabel) dan mengencangkan sendiri kabel dalam sistem silang (jala ​​kabel). Bergantung pada metode stabilisasi masing-masing kabel, berbagai pelat struktur tersuspensi dapat dibuat (Gbr. 30, 1).

Penutup gantung kelengkungan tunggal adalah sistem kabel tunggal dan sistem cable-stayed sabuk ganda. Sistem kabel tunggal (Gbr. 30, 1, a) adalah struktur pelapis penahan beban yang terdiri dari elemen paralel (kabel) yang membentuk permukaan cekung.

Pelat beton bertulang prefabrikasi digunakan untuk menstabilkan kabel sistem ini. Jika kabel tertanam dalam struktur pelapis, diperoleh cangkang gantung. Besarnya gaya tarik pada kabel bergantung pada kendurnya kabel di tengah bentang. nilai sag optimal adalah 1/15-1/20 bentang. Penutup cable-stayed dengan kabel tunggal paralel digunakan untuk bangunan berbentuk persegi panjang. Dengan menempatkan titik suspensi kabel ke kontur penyangga pada tingkat yang berbeda atau memberinya kemiringan yang berbeda, dimungkinkan untuk membuat lapisan dengan kelengkungan dalam arah memanjang, yang memungkinkan drainase eksternal dari lapisan tersebut. Sistem cable-stayed dua sabuk, atau rangka kabel, terdiri dari kabel pendukung dan penstabil dengan kelengkungan berbeda. Lapisan pada mereka dapat memiliki massa kecil (40-60 kg/m2). 2). Kabel pendukung dan penstabil dihubungkan satu sama lain dengan batang bundar atau penyangga kabel. Keuntungan dari sistem cable-stay dua sabuk dengan ikatan diagonal adalah sangat andal di bawah pengaruh dinamis dan memiliki deformasi yang rendah. Jumlah optimal sag (lift) tali rangka kabel untuk tali atas adalah 1/17-1/20, untuk sabuk bawah bentang 1/20-1/25 (Gbr. 30, Gbr. 1, c). Pada Gambar. Gambar 31 menunjukkan contoh atap cable-stayed kelengkungan tunggal. Penutup cable-stayed kelengkungan ganda dapat diwakili oleh sistem kabel tunggal dan sistem sabuk ganda, serta sistem silang (cable mesh). Penutupan menggunakan sistem kabel tunggal paling sering dilakukan di ruangan dengan denah melingkar dan penempatan kabel radial. Kabel dipasang di salah satu ujungnya ke kompresi cincin pendukung, dan yang lainnya - ke cincin tengah yang diregangkan (Gbr. 30, Gbr. 1, b). Opsi pemasangan di pusat dukungan dimungkinkan. Sistem sabuk ganda diterima sama seperti lantai dengan kelengkungan tunggal.

Beras. 31 Contoh penutup cable-stayed dengan kelengkungan tunggal

Dalam penutup dengan denah melingkar, opsi berikut untuk posisi relatif kabel pendukung dan penstabil dimungkinkan: kabel menyimpang atau menyatu dari cincin pusat ke cincin pendukung, kabel berpotongan satu sama lain, menyimpang di tengah dan di tengah. keliling penutup (Gbr. 30). Sistem silang (kabel jerat) dibentuk oleh dua kelompok kabel paralel yang berpotongan (bantalan dan penstabil). Permukaan pelapis dalam hal ini berbentuk pelana (Gbr. 30, Gbr. 1, d). Gaya prategang pada kabel penstabil disalurkan ke kabel pendukung dalam bentuk gaya terpusat yang diterapkan pada titik-titik perpotongan. penggunaan sistem silang memungkinkan diperolehnya berbagai bentuk penutup cable-stayed. untuk sistem cable-stayed silang, nilai optimal boom pengangkat kabel penstabil adalah 1/12-1/15 bentang, dan kendurnya kabel pendukung adalah 1/25-1/75 bentang. Konstruksi penutup semacam itu membutuhkan banyak tenaga kerja. Ini pertama kali digunakan oleh Matthew Nowitzky pada tahun 1950 (North Carolina). Sistem silang memungkinkan penggunaan penutup atap ringan berupa pelat beton ringan prefabrikasi atau semen bertulang.

Pada Gambar. Gambar 31 dan 32 menunjukkan contoh atap cable-stayed dengan kelengkungan tunggal dan ganda. Bentuk penutup cable-stayed dan garis besar denah struktur yang ditutupi menentukan geometri kontur pendukung penutup dan, akibatnya, bentuk struktur pendukung (penopang). Struktur ini berupa rangka datar atau spasial (baja atau beton bertulang) dengan rak dengan ketinggian konstan atau bervariasi. elemen struktur pendukungnya adalah palang, rak, penyangga, penahan kabel dan pondasi. struktur pendukung harus memastikan penempatan pengikat jangkar kabel (kabel), transfer reaksi dari gaya dalam kabel ke dasar struktur dan penciptaan kontur lapisan pendukung yang kaku untuk membatasi deformasi sistem kabel.

Pada penutup dengan denah persegi panjang atau persegi, kabel (rangka kabel) biasanya terletak sejajar satu sama lain. Perpindahan gaya dorong dapat dilakukan dengan beberapa cara:

Melalui balok kaku yang terletak di permukaan rata pada diafragma ujung (dinding kokoh atau penopang); tiang perantara hanya merasakan sebagian dari komponen vertikal gaya pada kabel (Gbr. 33, c);

Pemindahan gaya dorong ke rangka yang terletak pada bidang kabel, dengan transmisi gaya dorong langsung ke rangka kaku atau penopang yang terdiri dari batang yang diregangkan atau dikompresi (rak, penyangga). Gaya tarik besar yang timbul pada bresing rangka penopang dirasakan dengan menggunakan alat angkur khusus di dalam tanah berupa pondasi masif atau angkur beton bertulang berbentuk kerucut (berongga atau padat) (Gbr. 33, b);

Mentransmisikan gaya dorong melalui tali pengikat adalah cara paling ekonomis untuk menyerap gaya dorong; Orang-orang dapat dipasang pada tiang independen dan pondasi jangkar atau digabungkan dengan beberapa orang per tiang atau satu perangkat jangkar (Gbr. 33, a).

Pada penutup melingkar, kabel atau gulungan kabel disusun secara radial. Ketika beban yang terdistribusi secara merata bekerja pada lapisan, gaya pada semua kabel adalah sama, dan cincin penyangga luar dikompresi secara merata. Dalam hal ini, tidak perlu memasang pondasi jangkar. Ketika beban tidak merata, momen lentur dapat terjadi pada cincin penyangga, yang harus diperhitungkan dan momen berlebihan harus dihindari.

Untuk penutup melingkar, tiga opsi utama untuk struktur pendukung digunakan:

Dengan pengalihan gaya dorong ke cincin penyangga luar horizontal (Gbr. 33, d);

Dengan transmisi gaya pada kabel ke cincin luar yang miring (Gbr. 33, d);

Dengan pengalihan gaya dorong ke kontur miring lengkungan bertumpu

ke sejumlah rak yang menyerap gaya vertikal dari lapisan (Gbr. 33, f, g).

Untuk menyerap gaya pada lengkungan, tumitnya bertumpu pada fondasi yang kokoh atau diikat dengan ikatan. Teori perhitungan rangka kabel saat ini sudah cukup berkembang, terdapat rumus kerja dan program komputer.

2 Struktur cable-stayed yang ditangguhkan

Berbeda dengan jenis penutup gantung lainnya, pada penutup gantung kabel penahan beban terletak di atas permukaan atap.

Sistem penahan beban penutup gantung terdiri dari kabel dengan suspensi vertikal atau miring, yang membawa berkas cahaya atau langsung pelat penutup.

Kabel dipasang pada rak yang diikat dengan arah memanjang dan melintang.

Plafon gantung dapat memiliki bentuk geometris apa pun dan terbuat dari bahan apa saja.

Pada struktur cable-stayed yang ditangguhkan, tiang penahan beban dapat ditempatkan dalam satu, dua atau beberapa baris dalam arah memanjang atau melintang (Gbr. 34).

Saat memasang struktur penahan kabel yang ditangguhkan, alih-alih menggunakan penyangga, Anda dapat menggunakan penutup ekstensi kantilever yang menyeimbangkan ketegangan pada kabel.

Beberapa contoh dari konstruksi praktis.

Atap gantung dengan atap plastik transparan pertama kali dibangun pada tahun 1949 di atas terminal bus di Milan (Italia). Penutup miring digantung dengan sistem kabel dari tiang penyangga miring. Keseimbangan dicapai dengan bantuan orang-orang khusus yang melekat pada tepi penutup.

Penutupan yang ditangguhkan di stadion Olimpiade di Squawley (AS). Stadion ini dapat menampung 8.000 penonton. Dimensinya sesuai denah 94,82 × 70,80 m.penutup gantung terdiri dari delapan pasang balok kotak miring dengan penampang variabel, ditopang oleh kabel. Kabel ditopang oleh 2 baris rak yang dipasang dengan jarak 10,11 m, purlin dipasang di sepanjang balok, dan di sepanjang balok tersebut dipasang pelat berpenampang kotak sepanjang 3,8 m. Kabel pendukung – kabel berdiameter 57 mm. Saat merancang struktur gantung, masalah penting adalah melindungi suspensi dari korosi di udara terbuka dan menyelesaikan titik-titik untuk lewatnya suspensi melalui atap. Untuk melakukan ini, disarankan untuk menggunakan tali galvanis dari profil tertutup atau baja profil, tersedia untuk pemeriksaan dan pengecatan berkala untuk menghindari korosi.

3 Penutup dengan kabel dan membran kaku

Kabel kaku adalah serangkaian elemen batang yang terbuat dari logam profil, dihubungkan secara engsel satu sama lain dan membentuk benang yang kendur bebas ketika titik ekstrem dipasang pada penyangga. Menghubungkan kabel kaku satu sama lain dan ke struktur pendukung tidak memerlukan penggunaan perangkat jangkar yang rumit dan tenaga kerja yang berkualifikasi tinggi.

Keunggulan utama pelapis ini adalah ketahanannya yang tinggi terhadap hisapan dan kibaran angin (getaran lentur-torsional) tanpa memasang sambungan angin khusus dan pratekan. Hal ini dicapai melalui penggunaan kabel kaku dan peningkatan beban konstan pada lapisan.

Kerang gantung terbuat dari berbagai bahan beras (baja, paduan aluminium, kain sintetis dll) biasanya disebut membran. Membran dapat diproduksi di pabrik dan dikirim ke lokasi konstruksi dalam bentuk gulungan. Satu elemen struktural menggabungkan fungsi penahan beban dan penutup.

Efektivitas penutup membran meningkat jika pra-tarik digunakan untuk meningkatkan kekakuannya daripada atap berat dan beban khusus. Kemunduran penutup membran diasumsikan 1/15-1/25 bentang.

Sepanjang kontur, membran digantung pada cincin penyangga baja atau beton bertulang.

Membran digunakan untuk segala bentuk bidang geometris. Untuk membran pada bidang persegi panjang, permukaan pelapis silinder digunakan, pada bidang bundar - berbentuk bola atau kerucut (bentang dibatasi hingga 60 m).

4 Sistem gabungan

Saat merancang struktur bentang panjang, ada bangunan yang disarankan untuk menggunakan kombinasi elemen struktur sederhana (misalnya balok, lengkungan, pelat) dengan kabel yang dikencangkan. Beberapa lempengan desain gabungan telah dikenal sejak lama. Ini adalah struktur rangka di mana balok sabuk bekerja dalam kompresi, dan batang logam atau kabel merasakan gaya tarik. Dalam struktur yang lebih kompleks, desain struktur dapat disederhanakan dan dengan demikian memperoleh efek ekonomi dibandingkan dengan struktur bentang panjang tradisional. Rangka kabel melengkung digunakan dalam pembangunan Istana Permainan Olahraga Zenit di Leningrad. Denah bangunan berbentuk persegi panjang, ukuran 72 × 126 m Rangka penyangga balai ini dirancang berupa sepuluh rangka melintang dengan tinggi 12 m dan dua dinding ujung setengah kayu. Masing-masing rangka dibuat dalam bentuk balok yang terdiri dari dua tiang penyangga kolom miring berbentuk V, empat penyangga kolom, dan dua rangka kabel lengkung. Lebar tiap balok adalah 6 m, tiang penyangga beton bertulang dijepit pada alasnya dan dilekatkan secara engsel pada rangka kabel lengkung. Kolom pria di bagian atas dan bawah berengsel. penyeimbangan gaya dorong terjadi terutama pada lapisan itu sendiri. Sistem ini lebih baik dibandingkan dengan struktur cable-stayed murni, yang pada denah persegi panjang memerlukan pemasangan tiang, penopang atau perangkat khusus lainnya. Pratekan pada kabel akan memberikan pengurangan yang signifikan pada momen pada lengkungan yang timbul pada jenis beban tertentu.

Penampang lengkungan baja berbentuk balok I, tinggi 900 mm. Kabel terbuat dari tali tipe tertutup dengan jangkar yang dipasang di tempatnya.

Pelat beton bertulang, diperkuat dengan rangka, digunakan untuk menutupi sembilan bagian dengan dimensi rencana 12 × 12 m department store di Kyiv. Akord atas setiap sel sistem terdiri dari sembilan lempengan berukuran 4×4 m Tali pengikat bawah terbuat dari batang tulangan yang bersilangan. Batang-batang ini berengsel pada rusuk diagonal pelat sudut, yang memungkinkan gaya-gaya sistem dikunci di dalamnya, hanya memindahkan beban vertikal ke kolom.

5 Elemen struktur dan detail penutup cable-stayed

Tali kawat (tali). Bahan struktur utama penutup cable-stayed terbuat dari kawat baja tarik dingin dengan diameter 0,5-6 mm, dengan kekuatan tarik hingga 220 kg/mm. 2. Ada beberapa jenis kabel:

Kabel spiral (Gbr. 35, 1, a), terdiri dari kawat pusat di mana beberapa baris kabel bundar dililit secara spiral secara berurutan ke arah kiri dan kanan;

Kabel multi-untai (Gbr. 35, Gbr. 1, b), terdiri dari inti (tali rami atau untaian kawat), di mana untaian kawat dililitkan secara satu arah atau melintang (untaian dapat memiliki putaran spiral ) dalam hal ini kabel akan disebut kabel beruntai spiral ;

Kabel tertutup atau semi-tertutup (Gbr. 35, Gbr. 1, c, d), terdiri dari inti (misalnya, dalam bentuk kabel spiral), di sekelilingnya deretan kabel berbentuk dililitkan, memastikan kesesuaiannya (dengan solusi semi tertutup, kabel memiliki satu baris belitan yang terbuat dari kabel bulat dan berbentuk);

Kabel (bundel) kabel paralel (Gbr. 35, Gbr. 1, e), mempunyai penampang persegi panjang atau poligonal dan saling berhubungan melalui jarak tertentu atau tertutup dalam selubung umum;

Kabel pita datar (Gbr. 35, Gbr. 1, e), terdiri dari serangkaian kabel pilin (biasanya empat untai) dengan lilitan kanan atau kiri bergantian, dihubungkan dengan jahitan tunggal atau ganda dengan kawat atau untaian kawat tipis, memerlukan perlindungan yang andal dari korosi. Metode perlindungan kabel anti-korosi berikut ini dimungkinkan: galvanisasi, pelapisan cat atau pelumas, pelapisan dengan selubung plastik, pelapisan dengan selubung baja beras dengan injeksi bitumen atau mortar semen ke dalam selubung, pelapisan beton.

Ujung-ujung kabel harus dibuat sedemikian rupa untuk menjamin kekuatan ujungnya tidak kurang dari kekuatan kabel dan perpindahan gaya dari kabel ke elemen struktur lainnya. Jenis pengikat ujung kabel yang tradisional adalah lingkaran dengan jalinan (Gbr. 35, Gbr. 2, a), ketika ujung kabel terurai menjadi untaian yang dijalin menjadi kabel. Untuk memastikan transmisi gaya yang seragam pada sambungan, bidal dimasukkan ke dalam loop. Sepanjang panjangnya, kabel juga disambung dengan jalinan, kecuali sambungan tertutup. Alih-alih mengepang, sambungan penjepit sering digunakan untuk mengencangkan dan menyambung kabel:

Menekan kedua cabang kabel dengan pengikat loop ke dalam kopling oval yang terbuat dari logam ringan, yang dimensi internalnya sesuai dengan diameter kabel (Gbr. 35, Gbr. 2, b);

Sambungan sekrup, ketika ujung kabel diurai menjadi untaian, yang diletakkan di sekitar batang dengan ulir sekrup, dan kemudian ditekan ke dalam kopling logam ringan (Gbr. 35, Gbr. 2, c);

Pengikatan dengan klem (Gbr. 35, Gbr. 2, e, j), yang tidak direkomendasikan untuk kabel kabel yang dikencangkan, karena akan melemah seiring waktu;

Pengikatan kabel dengan isian logam (Gbr. 35, Gbr. 2, f, g), ketika ujung kabel diurai, dibersihkan, dihilangkan lemaknya dan ditempatkan di rongga internal berbentuk kerucut dari ujung kopling khusus, dan kemudian kopling diisi dengan timah cair atau paduan timbal-seng (pengisian beton dimungkinkan);

Pengikat kabel baji, jarang digunakan dalam konstruksi;

Turnbuckle (Gbr. 35, Gbr. 2, d), digunakan untuk mengatur panjang kabel selama pemasangan dan melakukan pra-tarik. Unit jangkar berfungsi untuk menyerap gaya pada kabel dan memindahkannya ke struktur pendukung. pada penutup cable-stayed pratekan, bahan ini juga digunakan untuk pra-tarik kabel. Pada Gambar.e 35, Gambar. 2, dan menunjukkan penahan kabel radial dari penutup penahan kabel melingkar dalam cincin penyangga terkompresi. Untuk memastikan pergerakan bebas kabel ketika sudut kemiringannya berubah, selongsong berbentuk kerucut yang diisi dengan aspal dipasang di cincin penyangga dan cangkang pelapis yang berdekatan. cincin penyangga kaku dan cangkang fleksibel dipisahkan oleh sambungan ekspansi.

Pelapis dan atap, tergantung pada jenis sistem cable-stayed, gunakan struktur pelapis yang berat atau ringan.

Penutup berat terbuat dari beton bertulang. beratnya mencapai 170-200 kg/m 2, untuk penutup prefabrikasi, digunakan pelat datar atau bergaris berbentuk persegi panjang atau trapesium. pelat pracetak biasanya digantung di antara kabel, dan sambungan di antara pelat tersebut dipasang.

Lapisan ringan dengan berat 40-60 kg/m 2biasanya terbuat dari lembaran profil baja atau aluminium berukuran besar, yang sekaligus berfungsi sebagai elemen penahan beban pagar dan atap jika insulasi termal tidak ada atau dipasang dari bawah. Saat menempatkan insulasi termal di atas panel, perlu memasang penutup atap tambahan. Dianjurkan untuk membuat pelapis ringan dari panel logam ringan dengan insulasi ditempatkan di dalam panel.

6. Penutup yang dapat diubah dan pneumatik

1 Penutup yang dapat diubah

Pelapis yang dapat ditransformasikan adalah pelapis yang dapat dengan mudah dirakit, diangkut ke lokasi baru, dan bahkan diganti seluruhnya dengan solusi desain baru.

Alasan berkembangnya struktur seperti itu dalam arsitektur bangunan publik modern bermacam-macam. Hal ini mencakup: cepatnya keusangan fungsi struktur, munculnya bahan bangunan baru yang ringan dan tahan lama, kecenderungan masyarakat untuk lebih dekat dengan lingkungan, penggabungan struktur secara bijaksana ke dalam lanskap, dan yang terakhir, meningkatnya jumlah bangunan. untuk keperluan sementara atau untuk tempat tinggal orang yang tidak teratur di dalamnya.

Untuk membuat struktur prefabrikasi ringan, pertama-tama perlu meninggalkan struktur penutup yang terbuat dari beton bertulang, semen bertulang, baja, kayu dan beralih ke kain ringan dan penutup film yang melindungi bangunan dari faktor cuaca (hujan, salju). , matahari dan angin) , tetapi hampir tidak menyelesaikan masalah psikologis dengan nyaman: keandalan perlindungan dari cuaca buruk, daya tahan, fungsi isolasi termal, dll. fungsi penahan beban dari struktur yang dapat ditransformasikan dilakukan dengan menggunakan berbagai teknik. Oleh karena itu, mereka dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama: penutup termal, struktur pneumatik, dan sistem kaku yang dapat ditransformasikan.

2 Struktur tenda dan pneumatik

Struktur pneumatik tenda pada dasarnya adalah penutup membran, tetapi fungsi penutupnya dilakukan oleh bahan kain dan film, fungsi penahan beban dilengkapi dengan sistem kabel dan tiang, atau struktur rangka kaku. Dalam struktur pneumatik, fungsi penahan beban dilakukan oleh udara atau gas ringan lainnya. struktur pneumatik dan tenda termasuk dalam kelas cangkang lunak dan dapat diberikan bentuk apa pun. Keunikan mereka adalah kemampuan untuk hanya merasakan gaya tarik. Untuk memperkuat cangkang lunak digunakan kabel baja yang terbuat dari baja tahan korosi atau baja biasa dengan lapisan polimer. Kabel berbahan serat sintetis dan alami sangat menjanjikan.

Tergantung pada bahan yang digunakan, cangkang lunak dapat dibagi menjadi dua jenis utama:

Cangkang isotropik (dari beras logam dan foil, dari film dan plastik beras atau karet, dari tidak berorientasi bahan berserat);

Cangkang anisotropik (dari kain dan film yang diperkuat, dari kawat dan jaring kabel dengan sel yang diisi dengan film atau kain).

Menurut desainnya, cangkang lunak memiliki varietas berikut:

Struktur pneumatik adalah cangkang tertutup lunak yang distabilkan oleh tekanan udara berlebih (pada gilirannya, dibagi menjadi rangka pneumatik, panel pneumatik, dan struktur pendukung udara);

Penutup tenda yang stabilitas bentuknya dijamin dengan pilihan kelengkungan permukaan yang tepat (tidak ada kabel pendukung);

Tenda cable-stayed disajikan dalam bentuk cangkang lunak dengan kelengkungan tunggal dan ganda, diperkuat di seluruh permukaan dan di sepanjang tepinya dengan sistem kabel (kabel kabel) yang bekerja bersama dengan cangkang tenda;

Penutup cable-stayed memiliki struktur pendukung utama berupa sistem kabel (kabel) dengan pengisi beras, kain atau film untuk sel jaring kabel, yang hanya menyerap gaya lokal dan terutama berfungsi sebagai pagar.

Struktur pneumatik muncul pada tahun 1946. Struktur pneumatik adalah cangkang lunak, yang pra-tariknya dicapai karena udara yang dipompa ke dalamnya. Bahan pembuatannya adalah kain kedap udara dan film yang diperkuat. Mereka memiliki kekuatan tarik yang tinggi, tetapi tidak mampu menahan tekanan apa pun. Penggunaan sepenuhnya sifat struktural material mengarah pada pembentukan berbagai bentuk, tetapi bentuk apa pun harus tunduk pada hukum tertentu. Struktur pneumatik yang dirancang secara tidak tepat akan mengungkap kesalahan arsitek dengan terbentuknya retakan dan lipatan yang mengubah bentuk, atau hilangnya stabilitas.

Oleh karena itu, ketika membuat bentuk struktur pneumatik, sangat penting untuk tetap berada dalam batas-batas tertentu, yang tidak diperbolehkan oleh sifat cangkang lunak, yang diberi tekanan oleh tekanan udara internal.

DI DALAM negara lain, termasuk di negara kita, puluhan struktur pneumatik telah didirikan untuk berbagai keperluan. Di industri, mereka digunakan untuk berbagai jenis struktur gudang, di bidang pertanian, peternakan dibangun, di bidang teknik sipil, mereka digunakan untuk tempat sementara: ruang pameran, fasilitas perbelanjaan dan hiburan, dan fasilitas olahraga.

Struktur pneumatik diklasifikasikan menjadi pendukung udara, pembawa udara, dan gabungan. Struktur pneumatik yang didukung udara adalah sistem di mana tekanan udara berlebih tercipta di seperseribu atmosfer. Tekanan ini praktis tidak dirasakan oleh manusia dan dipertahankan dengan menggunakan kipas atau blower bertekanan rendah. Bangunan yang didukung udara terdiri dari elemen struktural berikut: kain fleksibel atau cangkang plastik, perangkat jangkar untuk memasok udara dan mempertahankan perbedaan tekanan yang konstan. Ketatnya struktur dipastikan dengan kedap udara dari bahan cangkang dan sambungan yang erat dengan alasnya. Pintu masuk airlock memiliki dua pintu yang terbuka secara bergantian, yang mengurangi konsumsi udara selama pengoperasian shell. Dasar dari struktur pendukung udara adalah pipa kontur yang terbuat dari bahan lembut, diisi air atau pasir, yang letaknya langsung pada bidang datar. Dalam struktur yang lebih permanen, dasar beton yang kokoh dibuat, di mana cangkangnya diperkuat. Pilihan untuk memasang cangkang ke alasnya bervariasi.

Bentuk paling sederhana dari struktur pendukung udara adalah kubah berbentuk bola, dimana tekanan dari tekanan udara internal adalah sama di semua titik. Cangkang silinder dengan ujung bulat dan cangkang toroidal tersebar luas. Bentuk cangkang pendukung udara ditentukan oleh denahnya. Dimensi struktur pendukung udara dibatasi oleh kekuatan material.

Untuk memperkuatnya, digunakan sistem tali atau jaring bongkar muat, serta kabel internal. Struktur pengangkut udara mencakup struktur pneumatik di mana tekanan udara berlebih dibuat dalam rongga tertutup dari elemen penahan beban rangka pneumatik. bingkai pneumatik dapat disajikan dalam bentuk lengkungan atau bingkai yang terdiri dari elemen lengkung atau lurus.

Struktur yang rangkanya berupa lengkungan atau rangka ditutup dengan tenda atau dihubungkan dengan sisipan tenda. jika perlu, struktur distabilkan dengan menggunakan kabel atau tali. kapasitas menahan beban yang rendah dari rangka pneumatik terkadang menyebabkan kebutuhan untuk menempatkan lengkungan pneumatik berdekatan satu sama lain. pada saat yang sama, struktur tersebut memperoleh kualitas baru, yang dapat dianggap sebagai jenis khusus dari struktur pembawa udara - struktur panel pneumatik. Keunggulannya adalah kombinasi fungsi penahan beban dan penutup, kinerja termal tinggi, peningkatan stabilitas. Jenis lainnya adalah lapisan lensa pneumatik yang dibentuk oleh dua cangkang, dan udara bertekanan disuplai ke ruang di antara keduanya. Tidak mungkin untuk tidak menyebutkan cangkang beton bertulang yang didirikan menggunakan cangkang pneumatik. segar untuk ini campuran beton diletakkan di atas rangka penguat yang terletak di tanah sepanjang film cangkang pneumatik. Beton ditutupi dengan lapisan film, dan udara disuplai ke cangkang pneumatik yang diletakkan di tanah dan, bersama dengan beton, naik ke posisi desain, di mana beton memperoleh kekuatan. Dengan cara ini dapat dibentuk bangunan berbentuk kubah, cangkang dangkal dengan kontur datar dan bentuk penutup lainnya.

Sistem kaku yang dapat ditransformasikan. Saat merancang bangunan umum, terkadang ada kebutuhan untuk memperluas cakupan dan menutupnya jika terjadi cuaca buruk. Struktur pertama adalah kubah atap di atas stadion di Pittsburgh (AS). Penutup kubah, yang meluncur di sepanjang pemandu, digerakkan menggunakan motor listrik dengan dua penutup, dipasang secara kaku pada cincin beton bertulang dan dikantilever di atas stadion menggunakan bentuk segitiga khusus. Institut Arsitektur Moskow telah mengembangkan beberapa opsi untuk penutup yang dapat diubah, khususnya penutup silang lipat dengan ukuran denah 12 × 12 m dan tinggi 0,6 m terbuat dari pipa baja berbentuk persegi panjang. Struktur lipat silang terdiri dari rangka kisi datar yang saling tegak lurus. Rangka satu arah bertipe kaku ujung ke ujung, sedangkan rangka arah lain terdiri dari sambungan-sambungan yang terletak pada ruang antar rangka kaku.

Struktur penutup spasial kisi geser juga sedang dikembangkan di institut tersebut. Ukuran sampul 15 × Tinggi 15 m 2 m dirancang berbentuk dua buah lempengan yang bertumpu pada sudut-sudutnya. Kisi-kisi geser dibuat dalam bentuk sistem bresing, terdiri dari sepasang batang profil sudut yang berpotongan, dihubungkan secara engsel pada titik potong bagian-bagian simpulnya, menghubungkan ujung-ujung bresing secara engsel. Ketika dilipat untuk transportasi, strukturnya berukuran 1,4 × 1,4 × 2,9 m dan massa 2,0 ton, apalagi volumenya 80 kali lebih kecil dari desain.

Elemen struktur pneumatik. Struktur pendukung udara mencakup elemen struktural yang diperlukan: cangkang itu sendiri, perangkat jangkar untuk mengencangkan struktur ke tanah, mengencangkan cangkang itu sendiri ke pangkalan, gerbang masuk keluar, sistem untuk menjaga tekanan udara berlebih, sistem ventilasi, penerangan, dll.

Kerang bisa mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Potongan cangkang individu dijahit atau dilem. jika perlu memiliki sambungan yang dapat dilepas, gunakan ritsleting, tali pengikat, dll. Alat jangkar yang digunakan untuk menjamin keseimbangan sistem dapat berupa pemberat pemberat (elemen beton prefabrikasi dan monolitik, kantong dan wadah pemberat, selang air, dll), jangkar (jangkar sekrup dengan diameter 100-350 mm, jangkar ekspansi dan kulit kerang, tiang pancang dan pelat jangkar) atau struktur struktur permanen. Cangkang dipasang ke dasar struktur baik menggunakan bagian penjepit atau loop jangkar, atau tas pemberat dan kabel. pemasangan yang kaku lebih andal, tetapi kurang ekonomis.

Praktek menggunakan struktur pneumatik yang didukung udara. Gagasan menggunakan “silinder udara” untuk menutupi ruangan dikemukakan pada tahun 1917 oleh W. Lanchester. Struktur pneumatik pertama kali digunakan pada tahun 1945 oleh perusahaan Bearder (AS) untuk menutupi berbagai macam struktur (ruang pameran, bengkel, lumbung, gudang, kolam renang, rumah kaca, dll.). Cangkang setengah bola terbesar dari perusahaan ini memiliki diameter 50-60 m Struktur pneumatik pertama dibedakan berdasarkan bentuknya bukan karena persyaratan ekspresi arsitektur, tetapi oleh pertimbangan kemudahan pemotongan panel. Sejak pemasangan kubah pneumatik pertama, struktur pneumatik telah menyebar dengan cepat dan luas ke seluruh negara di dunia dengan industri kimia polimer yang maju.

Namun, imajinasi kreatif para arsitek yang beralih ke struktur pneumatik mencari bentuk-bentuk baru. pada tahun 1960, sebuah pameran keliling yang bertempat di bawah cangkang pneumatik mengunjungi sejumlah ibu kota Amerika Selatan. Ini dirancang oleh arsitek Victor Landi, yang masih dianggap sebagai pelopor arsitektur pneumatik, karena ia mencoba menyelaraskan bentuk tidak hanya dengan fungsi struktur, tetapi juga dengan konsep arsitektur secara umum. Dan memang bangunan tersebut memiliki bentuk yang menarik, spektakuler dan menarik perhatian pengunjung (Gbr. 36). Panjang bangunan 92 m, lebar maksimum 38 m, tinggi 16,3 m, luas total 2500 m2 .

Struktur ini juga menarik karena penutupnya dibentuk oleh dua cangkang kain. Untuk menjaga jarak yang konstan satu sama lain, gradasi tekanan internal digunakan. masing-masing cangkang memiliki sumber injeksi independen. Ruang antara cangkang luar dan dalam dibagi menjadi delapan kompartemen untuk memastikan kapasitas penahan beban cangkang jika terjadi pecah lokal pada cangkang. celah udara di antara cangkang merupakan insulasi yang baik dari panas berlebih akibat sinar matahari, yang memungkinkan untuk meninggalkan unit pendingin. Bingkai kaku dipasang di ujung cangkang, di mana pintu putar dipasang agar pengunjung dapat masuk. Berdekatan dengan diafragma terdapat kanopi pintu masuk berupa kubah pembawa udara yang kuat. Kubah ini berfungsi untuk memasang dua diafragma fleksibel sementara yang membentuk kunci udara ketika barang pameran dan peralatan berukuran besar dibawa ke paviliun.

Bentuk struktur dan penggunaan cangkang kain memberikan kondisi akustik yang baik di internal ruang kelas. Berat total struktur, termasuk semua bagian logam (pintu, blower, pengencang, dll.) adalah 28 ton. selama pengangkutan bangunan tersebut menempati volume 875 m3 3dan muat dalam satu gerbong kereta api. Pembangunan struktur ini memerlukan waktu 3-4 hari kerja dengan jumlah pekerja 12 orang, seluruh pemasangan dilakukan di atas tanah tanpa menggunakan peralatan crane. Cangkangnya terisi udara dalam 30 menit dan dirancang untuk menahan beban angin hingga 113 km/jam. Penulis proyek paviliun adalah arsitek V. Landi.

Stasiun komunikasi radio luar angkasa di Raisting (Jerman), dibangun sesuai dengan desain insinyur W. Baird (USA) pada tahun 1964, memiliki cangkang lunak dengan diameter 48 m, terbuat dari kain Dacron dua lapis yang dilapisi Hypalon. Panel kain berlapis-lapis terletak pada sudut 45 derajat satu sama lain,

Hal ini memberikan kekakuan geser pada cangkang. Tekanan internal di dalam cangkang dapat berkisar antara 37-150 mm kolom air (Gbr. 36). Paviliun pameran Fuji di Pameran Dunia Osaka (1970) dirancang oleh arsitek Murata dan merupakan contoh solusi bangunan yang menggunakan solusi teknis progresif. Penutup paviliun terdiri dari 16 lengkungan selang udara dengan diameter 4 m dan panjang masing-masing 72 m, dihubungkan satu sama lain sepanjang 5,0 m, permukaan luarnya dilapisi karet neoprene. Tekanan berlebih pada selongsong melengkung adalah 0,08-0,25 atm. Di antara setiap dua lengkungan, dua kabel baja yang dikencangkan dipasang untuk menstabilkan seluruh struktur (Gbr. 37).

Arsitek V. Lundy dan insinyur Baird merancang beberapa kubah pneumatik untuk Pameran Dunia New York 1964 untuk menampung restoran. kubahnya disusun dalam bentuk limas atau bola. cangkang yang terbuat dari film berwarna cerah memiliki penampilan yang sangat elegan.

Penutup teater musim panas di Boston (AS), dibuat oleh insinyur W. Brand pada tahun 1959, berupa cangkang berbentuk cakram melingkar dengan diameter 43,5 m dan tinggi tengah 6 m. tepi cangkang, yang pada titik-titik tertentu dipasang pada cincin penyangga yang terbuat dari profil baja. kelebihan tekanan udara internal di dalam cangkang dipertahankan oleh dua blower yang beroperasi terus menerus dan merupakan kolom air sebesar 25 mm. berat struktur cangkang 1,22 kg/m 2. Penutupnya dilepas untuk musim dingin.

Paviliun di pameran pertanian di Lausanne (Swiss). Penulis proyek ini adalah F. Otto (Stuttgart), perusahaan "Stromeyer" (Jerman). Penutup berupa “layar” berbentuk parabola hiperbolik adalah cangkang yang terbuat dari film polivinil klorida yang diperkuat, diperkuat dengan sistem perpotongan kabel pratekan, yang diikatkan pada jangkar dan tiang baja setinggi 16,5 m, bentang 25 m. (Gbr. 38, a). Audiensi terbuka di pameran pertanian di Markkleeberg (GDR). Penulis: asosiasi "Devag", Bauer (Leipzig), Rühle (Dresden). Penutup terlipat berupa sistem tali kawat pratekan dengan diameter 8, 10 dan 15 mm dengan selubung direntangkan di antara keduanya. Penutupnya digantung pada 16 tiang baja fleksibel dan diamankan dengan kabel pria ke 16 baut jangkar. Penutup dirancang sebagai struktur cable-stayed untuk tekanan angin dan kemiringan sebesar 60 kg/m 2(Gbr. 38) Sejarah perkembangan seni konstruksi dunia selama berabad-abad membuktikan betapa besarnya peran struktur spasial pada bangunan umum. Dalam banyak karya arsitektur yang luar biasa, struktur spasial merupakan bagian integral, secara organik menyatu menjadi satu kesatuan. Upaya para ilmuwan, perancang dan pembangun harus ditujukan untuk menciptakan struktur yang membuka peluang luas bagi berbagai organisasi fungsional bangunan, untuk meningkatkan solusi desain tidak hanya dari sisi teknik, tetapi juga dari sudut pandang peningkatan arsitektur dan bangunan. kualitas artistik. Seluruh masalah harus diselesaikan secara komprehensif, dimulai dengan studi tentang sifat fisik dan mekanik material baru dan diakhiri dengan masalah komposisi interior. Hal ini akan memungkinkan para arsitek dan insinyur untuk mendekati solusi tugas utama - konstruksi massal bangunan dan struktur publik yang dapat dibenarkan secara fungsional dan struktural, ekonomis dan ekspresif secara arsitektural untuk berbagai tujuan, yang layak untuk era modern.

Buku Bekas

1.Bangunan dengan struktur bentang panjang - A.V. Demina

.Struktur atap bentang panjang untuk bangunan umum dan industri - Zverev A.N.

Sumber daya internet:

.#"membenarkan">. #"membenarkan">. #"membenarkan">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm - perpustakaan elektronik.

bimbingan belajar

Butuh bantuan mempelajari suatu topik?

Spesialis kami akan memberi saran atau memberikan layanan bimbingan belajar tentang topik yang Anda minati.
Kirimkan lamaran Anda menunjukkan topik saat ini untuk mengetahui kemungkinan mendapatkan konsultasi.

“...Bangunan bentang panjang adalah bangunan yang langit-langitnya, tergantung pada tujuan bangunannya, hanya dapat dibuat dengan struktur bangunan penahan beban bentang panjang. Struktur tersebut dapat berupa logam, beton bertulang, beton bertulang baja, dll. ...."

Sumber:

(disetujui oleh Perusahaan Kesatuan Negara "NIIMosstroy" 14/08/2008)

"...Bangunan dan struktur bentang panjang - penutupnya dibuat dengan menggunakan struktur bentang panjang (lebih dari 36 m)..."

Sumber:

"MRDS 02-08. Manual tentang dukungan ilmiah dan teknis serta pemantauan bangunan dan struktur yang sedang dibangun, termasuk bentang panjang, bertingkat tinggi dan unik (Edisi Pertama)"

• - Gedung tinggi Kementerian Luar Negeri Moskow. bangunan bertingkat tinggi bangunan biasanya tingginya lebih dari 26 lantai...

  Moskow (ensiklopedia)

• - bangunan umum yang dimaksudkan untuk menampung lembaga keuangan...

  Sankt Peterburg (ensiklopedia)

• - filat. nama serangkaian surat, perangko “Arsitektur Moskow” Uni Soviet 1950. Proyek pada prangko gedung-gedung bertingkat Moskow...

  Kamus filateli besar

• - perubahan bentuk dan ukuran, serta hilangnya kestabilan bangunan akibat pengaruh berbagai beban dan pengaruh. Sumber : “Rumah: Terminologi Konstruksi”, M.: Buk-press, 2006...

  Kamus konstruksi

• - jenis aset tetap, termasuk objek arsitektur dan konstruksi, yang tujuannya adalah untuk menciptakan kondisi kerja, perumahan, layanan sosial dan budaya bagi penduduk dan penyimpanan aset material. 3...

  Kamus Akuntansi Hebat

• - istilah umum untuk menunjukkan totalitas bangunan umum dan tempat tinggal - totalitas bangunan perumahan umum - obytné a občanské budovy - Gesellschaftsbau...

  Kamus konstruksi

• - bagian dari aset tetap, yang mengacu pada proyek konstruksi...

  Kamus istilah bisnis

• - jenis aset tetap, termasuk objek arsitektur dan konstruksi, yang tujuannya adalah untuk menciptakan kondisi kerja, perumahan, layanan sosial dan budaya bagi penduduk dan penyimpanan aset material...

  Kamus ekonomi besar

• - ".....

  Terminologi resmi

• - "...Bangunan tempat tinggal adalah bangunan tempat tinggal permanen, dirancang untuk masa pakai yang lama..." Sumber: "Manual metodologi untuk pemeliharaan dan perbaikan stok perumahan. MDK 2-04.2004" ".....

  Terminologi resmi

• - "...Bingkai bangunan: bangunan dengan rangka penahan beban yang mampu menopang penuh beban vertikal dan horizontal...

  Terminologi resmi

• - kelompok dalam klasifikasi aset tetap, termasuk bangunan toko, bengkel, manajemen pabrik, gedung dan fasilitas konstruksi lainnya untuk produksi, administrasi, ekonomi dan jasa sosial...

  Kamus Ensiklopedis Ekonomi dan Hukum

• - bangunan umum yang pada waktu-waktu tertentu dimaksudkan sebagai tempat berkumpulnya para pedagang di suatu kota...
• - struktur di benteng dan kota untuk pasukan dan kebutuhan mereka...

  Kamus Ensiklopedis Brockhaus dan Euphron

• - lihat Gedung bertingkat...

  Ensiklopedia Besar Soviet

• - kata benda, jumlah sinonim: 1 meliputi...

  Kamus sinonim

"Bangunan bentang panjang" dalam buku

Bangunan Pembangun

Pembangun Bangunan Waktu untuk berkarya seni belum tiba. Hanya dua seniman - Heinz Mitscher dari Cologne dan Oswald Dubach, seorang Swiss Rusia, yang membantu Dr. Steiner mengembangkan motif plastik untuk finishing eksterior Bangunan. Mirip raksasa Swiss

Gedung teater