Structures de toiture à longue portée pour bâtiments civils et industriels

Saint-Pétersbourg

dôme de poutre de revêtement de bâtiment

introduction

Référence historique

Classification

Structures de chaussées planes à longue portée

Structures spatiales de chaussées à grande portée

1 plis

3 coquillages

Structures suspendues (à haubans)

1 couverture suspendue

4 Systèmes combinés

Revêtements cabriolets et pneumatiques

1 Revêtements transformables

Livres d'occasion

introduction

Dans la conception et la construction de bâtiments avec des halls, un complexe de problèmes architecturaux et techniques complexes se pose. Pour créer des conditions confortables dans le hall, assurer les exigences de la technologie, de l'acoustique, l'isoler des autres pièces et environnement la conception du revêtement du hall est d'une importance décisive. La connaissance des lois mathématiques de la mise en forme a permis de réaliser des constructions géométriques complexes (paraboles, hyperboles, etc.), en utilisant le principe d'un plan arbitraire.

Dans l'architecture moderne, la mise en forme du plan est le résultat du développement de deux tendances : un plan libre conduisant à une conception constructive système de cadre, et un plan arbitraire, nécessitant un système structurel qui vous permet d'organiser tout le volume du bâtiment, et pas seulement la structure de planification.

La salle est le noyau principal de la composition de la plupart des bâtiments publics. Les configurations de plan les plus courantes sont les plans rectangulaires, circulaires, carrés, ellipsoïdaux et en fer à cheval, moins souvent trapézoïdaux. Lors du choix des structures pour couvrir le hall, il est d'une importance décisive de connecter le hall avec le monde extérieur par des surfaces vitrées ouvertes ou, au contraire, de l'isoler complètement.

L'espace libéré des supports, recouvert d'une structure de grande portée, confère au bâtiment une expressivité émotionnelle et plastique.

1. Contexte historique

Les structures de chaussées à longue portée sont apparues dans l'Antiquité. C'étaient des dômes et des voûtes en pierre, des chevrons en bois. Par exemple, le dôme en pierre du Panthéon de Rome (1125) avait un diamètre d'environ 44 m, le dôme de la mosquée Sainte-Sophie à Istanbul (537) - 32 m, le dôme de la cathédrale de Florence (1436) - 42 m , la coupole du Conseil Supérieur du Kremlin (1787) - 22,5 m.

L'équipement de construction de l'époque ne permettait pas de construire des structures légères en pierre. Par conséquent, les structures en pierre de grande portée étaient très massives et les structures elles-mêmes ont été érigées sur plusieurs décennies.

Les structures de construction en bois étaient moins chères et plus faciles à construire que celles en pierre, et permettaient également de couvrir de grandes portées. Citons par exemple les structures en bois recouvrant le bâtiment de l'ancien Manège de Moscou (1812), d'une portée de 30 m.

Le développement de la métallurgie ferreuse aux XVIIIe - XIXe siècles a donné aux constructeurs des matériaux plus résistants que la pierre, le bois - la fonte et l'acier.

Dans la seconde moitié du XIXème siècle. les structures métalliques de grande portée reçoivent large application.

A la fin du XVIIIe siècle. un nouveau matériau pour les bâtiments de grande envergure est apparu - le béton armé. Amélioration des structures en béton armé au XXe siècle. conduit à l'émergence de structures spatiales à parois minces : coques, plis, dômes. La théorie du calcul et de la conception des revêtements à paroi mince est apparue, à laquelle des scientifiques nationaux ont également participé.

Dans la seconde moitié du XXe siècle. Les couvercles suspendus sont largement utilisés, ainsi que les systèmes pneumatiques et à tige.

L'utilisation de structures de grande portée permet de maximiser les qualités portantes du matériau et d'obtenir ainsi des revêtements légers et économiques. La réduction de la masse des ouvrages et ouvrages d'art est l'une des grandes tendances de la construction. Moins de poids signifie moins de matériaux, moins de matériaux à extraire, traiter, transporter et installer. C'est donc tout naturellement que les constructeurs et les architectes s'intéressent aux nouvelles formes de structures, ce qui donne un effet particulièrement important aux revêtements.

2. Classement

Les structures de chaussées à longue portée peuvent être divisées en fonction de leurs performances statiques en deux groupes principaux de systèmes de chaussées à longue portée :

· plat (poutres, fermes, cadres, arcs);

· spatiales (coquilles, plis, systèmes d'accrochage, systèmes de traverses, etc.).

Les systèmes de poutres, de cadres et de voûtes planes de toits de grande portée sont généralement conçus sans tenir compte du travail conjoint de tous les éléments porteurs, car les disques plats individuels sont reliés les uns aux autres par des attaches relativement faibles qui ne sont pas en mesure de répartir de manière significative charges. Cette circonstance conduit naturellement à une augmentation de la masse des structures.

Pour redistribuer les charges et réduire la masse des structures spatiales, des liaisons sont nécessaires.

Selon le matériau utilisé pour la fabrication des structures de grande portée, ils sont divisés en:

En bois

Métal

Béton armé

Ø Le bois a de bonnes propriétés portantes (la résistance de conception du pin en compression et en flexion est de 130-150 kg / m 2) et à faible densité apparente (pour le pin séché à l'air 500 kg / m3 ).

Il existe une opinion selon laquelle les structures en bois sont de courte durée. En effet, avec de mauvais soins, les structures en bois peuvent très rapidement tomber en panne en raison des dommages causés au bois par divers champignons et insectes. La règle principale pour préserver les structures en bois est de créer des conditions pour leur ventilation ou leur aération. Il est également important de s'assurer que le bois est séché avant de l'utiliser dans la construction. Actuellement, l'industrie du bois peut assurer un séchage efficace par des méthodes modernes, y compris les courants à haute fréquence, etc.

L'amélioration de la résistance biologique du bois est facilement obtenue à l'aide de méthodes développées et maîtrisées de longue date pour l'imprégner de divers antiseptiques efficaces.

Encore plus souvent, il y a des objections à l'utilisation du bois pour des raisons de sécurité incendie.

Cependant, le respect des règles élémentaires de sécurité incendie et de surveillance des structures, ainsi que l'utilisation de produits ignifuges qui augmentent la résistance au feu du bois, peuvent augmenter considérablement les propriétés anti-incendie du bois.

A titre d'exemple de la durabilité des structures en bois, on peut citer le Manège de Moscou déjà cité, qui a plus de 180 ans, la flèche de l'Amirauté à Leningrad d'une hauteur d'environ 72 m, construite en 1738, une tour de guet en Iakoutsk, érigée il y a environ 300 ans, de nombreuses églises en bois à Vladimir, Souzdal, Kiji et d'autres villes et villages du nord de la Russie, datant de plusieurs siècles.

Ø Les structures métalliques, principalement en acier, sont largement utilisées.

Leurs avantages : haute résistance, poids relativement faible. Les inconvénients des structures en acier sont la susceptibilité à la corrosion et la faible résistance au feu (perte de capacité portante à haute température). Il existe de nombreux moyens de lutter contre la corrosion des structures en acier : peinture, revêtement avec des films polymères, etc. Pour des raisons de sécurité incendie, les structures en acier critiques peuvent être recouvertes de béton ou projetées sur la surface des structures en acier avec des mélanges de béton résistant à la chaleur (vermiculite, etc.).

Ø Les structures en béton armé ne sont pas sujettes à la pourriture, à la rouille, ont une résistance élevée au feu, mais elles sont lourdes.

Par conséquent, lors du choix d'un matériau pour les structures de grande portée, il est nécessaire de privilégier le matériau qui, dans les conditions de construction spécifiques, convient le mieux à la tâche à accomplir.

3. Structures de chaussées planes à longue portée

Dans les bâtiments publics de grande envergure, des structures planes principalement traditionnelles sont utilisées pour couvrir les halls : planchers, poutres, fermes, charpentes, arcs. Le fonctionnement de ces structures repose sur l'utilisation des propriétés physiques et mécaniques internes du matériau et le transfert des efforts dans le corps de la structure directement vers les supports. Dans la construction, les revêtements de type plat sont bien étudiés et maîtrisés en production. Beaucoup d'entre eux, d'une portée allant jusqu'à 36 m, sont conçus comme des structures standard préfabriquées. Un travail constant est en cours pour les améliorer, réduire le poids et la consommation de matière.

En raison de ses faibles qualités esthétiques, la structure plate du revêtement de hall à l'intérieur des bâtiments publics est presque toujours recouverte d'un plafond suspendu coûteux. Cela crée des espaces et des volumes inutiles dans le bâtiment dans la zone de la structure de couverture, dans de rares cas utilisés pour équipement technologique... À l'extérieur d'un bâtiment, de telles structures, en raison de leur inexpressivité, sont généralement cachées derrière de hauts parapets de murs.

Les poutres sont constituées de profilés en acier, en béton armé (préfabriqué et monolithique), en bois (colle ou clous).

Les poutres en acier de sections en forme de T ou en forme de caisson (Fig. 1, a, b) nécessitent une grande consommation de métal, ont une grande déflexion, qui est généralement compensée par l'ascenseur du bâtiment (1 / 40-1 / 50 du envergure).

Un exemple est la patinoire artificielle couverte de Genève, construite en 1958 (Fig. 1, c). Couverture de la salle aux dimensions 80,4 × 93,6 m est composé de dix poutres en acier massif soudées d'une seule pièce de section variable, installées après 10,4 m. En raison du dispositif de la console avec un hauban à une extrémité de la poutre, une prétension est créée, ce qui contribue à réduire la section transversale de la poutre.

Les poutres en béton armé ont un moment de flexion important et un poids mort important, mais sont faciles à fabriquer. Ils peuvent être monolithiques, préfabriqués-monolithiques et préfabriqués (à partir de blocs séparés et solides). Ils sont en béton armé avec armature précontrainte. Le rapport entre la hauteur de la poutre et la portée varie de 1/8 à 1/20. Dans la pratique de la construction, il existe des poutres d'une portée allant jusqu'à 60 m et avec des consoles - jusqu'à 100 m. La section transversale des poutres se présente sous la forme d'une poutre en T, d'une poutre en I ou en forme de boîte ( Fig. 2, a, b, c, d, e, g).

a - poutre en I en acier (composite);

b - poutre en caisson en acier (composite);

c - patinoire artificielle couverte à Genève (1958). La couverture mesure 80,4 × 93,6 m.

Les poutres en I principales sont situées tous les 10,4 m.

Des pannes en aluminium sont posées le long des poutres principales.

Riz. 1 (suite)

d - schémas de fermes horizontales unifiées

avec des courroies parallèles. Développé par TsNIIEP pour le divertissement et

installations sportives;

d - schémas des fermes en acier à pignon : polygonale et triangulaire

g - Palais des Congrès d'Essen (FRG). Dimensions du revêtement 80,4 × 72,0.

Le couvercle repose sur 4 poteaux en treillis. Les fermes principales ont une portée de 72,01 m, les secondaires - 80,4 m avec un pas de 12 m

Riz. 2. Poutres et fermes en béton armé

a - poutre de hangar en béton armé avec courroies parallèles

section en T ;

b - poutre en I de pignon en béton armé ;

c - poutre horizontale en béton armé à courroies parallèles

section en I ;

g - poutre horizontale en béton armé composite avec parallèle et

ceintures de section en T;

d - poutre caissonnée horizontale en béton armé

Riz. 2 (suite)

e - treillis composite en béton armé à pignon, constitué de

deux demi-fermes avec une membrure inférieure précontrainte ;

g - le bâtiment de la British Overseas Aviation Company (BOAS) à Londres 1955. La poutre en béton armé a une hauteur de 5,45 m, la section transversale de la poutre est rectangulaire;

h - gymnase du lycée de Springfield (USA)

Dans la pratique de la construction de masse dans notre pays, les poutres sont largement utilisées, comme illustré à la Fig. 2, a, b, c.

Les poutres en bois sont utilisées dans les zones riches en forêts. Ils sont généralement utilisés dans les bâtiments de classe III en raison de leur faible résistance au feu et de leur durabilité.

Les poutres en bois sont subdivisées en poutres clouées et collées jusqu'à 30-20 m de long.Les poutres clouées (Fig. 3, a) ont un mur cousu sur des clous à partir de deux couches de planches, inclinées dans des directions différentes à un angle de 45 °. Les ceintures supérieure et inférieure sont formées par des poutres longitudinales et transversales cousues de part et d'autre des parois verticales. La hauteur des poutres à clous est de 1/6-1/8 de la portée de la poutre. Au lieu d'un mur de planches, un mur de contreplaqué peut être utilisé.

Les poutres collées, contrairement aux poutres à clous, ont une résistance élevée et une résistance au feu accrue même sans imprégnation spéciale. La section transversale des poutres en bois collées peut être rectangulaire, en I, en forme de boîte. Ils sont fabriqués à partir de planches ou de planches collées, posées à plat ou sur chant.

La hauteur de ces poutres est de 1/10-1/12 de la travée. Selon le contour des ceintures supérieure et inférieure, les poutres collées peuvent être à ceintures horizontales, à une ou deux pentes, curvilignes (Fig. 3, b).

Riz. 3 (suite)

Les fermes, comme les poutres, peuvent être en métal, en béton armé et en bois. Les fermes en acier, contrairement aux poutres métalliques, nécessitent moins de métal en raison de la structure en treillis. Avec un faux plafond, un grenier traversant est créé, offrant un passage ingénierie des communications ou passage libre par le grenier. Les fermes sont généralement constituées de profilés en acier et les fermes triangulaires spatiales sont constituées de tubes d'acier.

Le Palais des Congrès et des Sports d'Essen a une superficie de 80,4 × 72 m (Fig. 1, g). Le couvercle repose sur quatre piliers en treillis, constitués de quatre pieds. L'une des crémaillères est fixée de manière rigide à la fondation, deux crémaillères ont des roulements à rouleaux, la quatrième crémaillère est pivotante et peut se déplacer dans deux directions. Les deux fermes polygonales rivetées principales reposent sur des poteaux d'appui et ont une portée de 72 m et une hauteur de 5,94 et 6,63 m au milieu de la travée et, respectivement, 2,40 et 2,54 m - sur les appuis. Les courroies des fermes principales ont une section en caisson d'une largeur de plus de 600 mm, les entretoises sont en composite, section en I. Les fermes secondaires soudées à double porte-à-faux d'une portée de 80,4 m reposent sur les fermes principales avec un pas de 12 m. La ceinture supérieure de ces fermes a une section en forme de T, la partie inférieure - en forme de poutre en I avec de larges brides. Pour assurer des déformations verticales libres à une distance de 11 m des bords du toit, des charnières traversantes sont disposées à la fois dans la structure enveloppante du revêtement, dans les fermes et dans le plafond suspendu. Les extrémités des fermes de 11 m de long sont soutenues par de légers poteaux oscillants situés dans les tribunes. Des traverses horizontales en vent de travers sont situées entre les fermes principales et entre les fermes secondaires extrêmes, ainsi que le long des murs longitudinaux à une distance de 3,5 m du bord de la chaussée. Les pannes et les lattis sont constitués de poutres en I. Le bâtiment est recouvert de dalles de paille pressée de 48 mm d'épaisseur, sur lesquelles a été posé un tapis imperméabilisant de quatre couches de bitume chaud sur fibre de verre.

Les fermes peuvent avoir un contour différent des membrures supérieure et inférieure. Les fermes les plus courantes sont triangulaires et polygonales, ainsi que les fermes horizontales à ceintures parallèles (Fig. 1, d, e, g).

Les fermes en béton armé sont fabriquées: solides - jusqu'à 30 m de long; composite - avec armature de précontrainte, d'une longueur supérieure à 30 m. Le rapport entre la hauteur de la ferme et la travée est de 1 / 6-1 / 9.

La ceinture inférieure est généralement horizontale, la ceinture supérieure peut avoir des contours horizontaux, triangulaires, segmentaires ou polygonaux. Les plus répandues sont les fermes polygonales (pignon) en béton armé illustrées à la Fig. 2, g. La longueur maximale des fermes en béton armé conçues est d'environ 100 m avec un pas de 12 m.

L'inconvénient des fermes en béton armé est la grande hauteur de construction. Pour réduire le poids propre des fermes, il est nécessaire d'utiliser du béton à haute résistance et d'introduire des dalles de toit légères à partir de matériaux efficaces.

Fermes en bois - peuvent être présentées sous forme de rondins ou de chevrons suspendus pavés. Les fermes en bois sont utilisées pour des portées supérieures à 18 m et soumises à la mise en place de mesures préventives de sécurité incendie. La ceinture supérieure (comprimée) et les entretoises des fermes en bois sont constituées de poutres carrées ou rectangulaires d'un côté égal à 1 / 50-1 / 80 de la portée, la ceinture inférieure (étirée) et les suspensions sont constituées à la fois de poutres et d'acier brins avec pas de vis aux extrémités pour les serrer avec des écrous et des rondelles.

La stabilité des fermes en bois est assurée par des entretoises et des attaches en bois installées sur les bords et au milieu des fermes perpendiculairement à leur plan, ainsi que par des platelages de toiture qui forment un disque dur du revêtement. Dans la pratique de la construction domestique, on utilise des fermes d'une portée de 15, 18, 21 et 24 m, dont la ceinture supérieure est constituée d'un paquet continu de planches de 170 mm de large sur de la colle FR-12. Les croisillons sont constitués de barres de même largeur, la ceinture inférieure est constituée de coins roulés et la suspension est en acier rond (Figure 3, c).

Les fermes en métal-bois - ont été développées par le TsNIIEP des bâtiments scolaires, le TsNIIEP des bâtiments spectaculaires et des installations sportives et le TsNIISK du Comité national de la construction de l'URSS en 1973. Ces fermes sont installées après 3 et 6 m et peuvent être utilisées pour la toiture en deux versions :

a) avec un faux plafond fonctionnant à chaud et des panneaux de toit froids ;

b) sans faux plafond et panneaux de toit chauds.

Les cadres sont des structures d'entretoise plates. Contrairement à la structure poutre-poteau sans expansion, la poutre et le poteau dans la structure du cadre ont une connexion rigide, ce qui est la raison de l'apparition de moments de flexion dans le poteau sous l'effet des charges sur la poutre du cadre .

Les structures à ossature sont réalisées avec un encastrement rigide des supports dans la fondation, s'il n'y a pas de risque de tassement inégal de la fondation. La sensibilité particulière du cadre et des structures cintrées aux précipitations inégales conduit à la nécessité de cadres articulés (à double charnière et à trois charnières). Les diagrammes des arches de la Fig. 4, a, b, c, d.

Considérant que les cadres n'ont pas une rigidité suffisante dans leur plan, lors de la construction du revêtement, il est nécessaire d'assurer la rigidité longitudinale de l'ensemble du revêtement en encastrant les éléments de revêtement ou en installant les cadres diaphragmes normaux au plan, ou des tirants de rigidification.

Les cadres peuvent être en métal, en béton armé ou en bois.

Les cadres métalliques peuvent être constitués de sections pleines et en treillis. La section en treillis est typique des cadres à grandes portées, car elle est plus économique en raison de son faible poids mort et de sa capacité à supporter aussi bien les forces de compression que de traction. La hauteur de la section transversale des sections transversales des cadres en treillis est prise à 1 / 20-1 / 25 de la travée, et les cadres de la section pleine sont à 1/25- / 30 de la travée. Pour réduire la hauteur de la section transversale de la section transversale des cadres métalliques pleins et en treillis, des consoles de déchargement sont utilisées, parfois équipées d'entretoises spéciales (Fig. 4, d).

Cadres : a - sans charnières ; b - à double charnière; в - à trois charnières; g - à double charnière;

d - sans charnière; e - deux articulés; g - à trois charnières; et - à double charnière avec consoles de déchargement ; k - à double charnière avec un serrage, percevant la poussée; h - hauteur du cadre ; I - flèche soulevant l'arc; l - travée; r1 et r2 sont les rayons de courbure des bords inférieur et supérieur de l'arc ; 0,01 et 02 centres de courbure ; - charnières ; s - serrage; d - charges verticales sur la console.

Les cadres métalliques sont activement utilisés dans la construction (Fig. 5, 1, a, b, c, d, e; Fig. 6, a, c).

Charpentes en acier, béton armé et bois

Cadres en béton armé - peuvent être sans charnière, à double charnière, moins souvent à trois charnières.

Avec des portées de cadre allant jusqu'à 30-40 m, ils sont constitués d'une section en I pleine avec des nervures de raidissement, avec de grandes portées - treillis. La hauteur de la traverse à section pleine est d'environ 1 / 20-1 / 25 de la portée du cadre, la section du treillis est de 1 / 12-1 / 15 de la portée. Les cadres peuvent être à une ou plusieurs travées, monolithiques et préfabriqués. Avec une solution préfabriquée, la connexion éléments individuels il est conseillé de réaliser des cadres dans des endroits où les moments de flexion sont minimes. En figue. Les figures 5, 2 et j et E 6, c sont des exemples de la pratique de la construction de bâtiments à ossature en béton armé.

Les charpentes en bois, comme les poutres en bois, sont constituées d'éléments cloués ou collés pour des portées jusqu'à 24 m, il est avantageux de les réaliser à trois charnières pour faciliter la pose. La hauteur de la traverse constituée de cadres cloués est estimée à environ 1/12 de la portée du cadre, pour les cadres collés - 1/15 de la portée. Des exemples de construction de bâtiments utilisant des cadres en bois sont illustrés à la Fig. 5, l, m, Fig. sept.

Riz. 7 Cadre d'entrepôt avec cadres en bois contrecollé

Les arches, comme les cadres, sont des structures d'espacement planes. Ils sont encore plus sensibles aux précipitations inégales que les cadres et sont fabriqués sans charnière, ainsi qu'à double et à trois charnières (Fig. 4, e, f, g et j) La stabilité du revêtement est assurée par les éléments rigides de la partie enveloppante du revêtement. Pour des portées de 24 à 36 m, il est possible d'utiliser des arcs tripolaires à partir de fermes à deux voussoirs (Fig. 8, a). Pour éviter l'affaissement du serrage, des suspensions sont installées.

a - arche en bois à trois charnières constituée de fermes polygonales ;

b - arche en bois en treillis

Les arches métalliques sont constituées de sections solides et en treillis. La hauteur de la poutre transversale des arcs est utilisée à 1 / 50-1 / 80, treillis 1 / 30-1 / 60 de la travée. Le rapport flèche/envergure pour tous les arcs est de 1 / 2-1 / 4 pour une courbe parabolique et de 1 / 4-1 / 8 pour une courbe circulaire. En figue. 8, a, fig. 9, fig. 1, fig. 10, a, b, c, des exemples tirés de la pratique de la construction sont présentés.

Les arcs en béton armé, comme ceux en métal, peuvent avoir une section transversale solide et en treillis de la poutre.

La hauteur structurelle de la section transversale de la section transversale des arcs pleins est de 1 / 30-1 / 40 de la portée, les arcs en treillis sont de 1 / 25-1 / 30 de la portée.

Les arcs préfabriqués de grandes portées sont constitués de deux demi-arcs, bétonnés sur la figure E en position horizontale, puis relevés jusqu'à la position de projet (exemple sur la figure 9, 2, a, b, c).

Les arches en bois sont constituées d'éléments cloués et collés. Le rapport entre la flèche de levage et la portée pour les arcs cloués est de 1 / 15-1 / 20, pour les arcs collés - 1 / 20-1 / 25 (Fig. 8, a, b, Fig. 10, c, d).

a - arc avec une bouffée sur les colonnes; b - appui de l'arc sur le cadre; ou contreforts; c - soutenir l'arc sur les fondations

4. Structures spatiales de toit à grande portée

Les systèmes structuraux à grande portée de différentes époques sont unis par un certain nombre de caractéristiques essentielles, ce qui permet de les considérer comme un progrès technique de la construction. Leur est associé le rêve des constructeurs et des architectes, de conquérir l'espace, de bloquer la plus grande surface possible. L'union de structures curvilignes historiquement établies et modernes est la recherche d'une forme appropriée, le désir de réduire leur poids autant que possible, la recherche de conditions optimales pour la répartition des charges, ce qui conduit à la découverte de nouveaux matériaux et d'opportunités potentielles. .

Les structures spatiales de toit à grande portée comprennent les toits plats pliés, les voûtes, les coques, les dômes, les toits à nervures croisées, les structures à barres, les structures pneumatiques et les auvents.

Les revêtements plats pliés, les coques, les revêtements à nervures croisées et les structures à tiges sont constitués de matériaux rigides (béton armé, profilés métalliques, bois, etc.) Du fait du travail conjoint des structures, les revêtements rigides spatiaux ont une faible masse, ce qui réduit les coûts à la fois du dispositif de revêtement et sur le dispositif de supports et fondations.

Les revêtements suspendus (haubanés), pneumatiques et auvents sont constitués de matériaux non rigides (câbles métalliques, membranes de riz métalliques, membranes en films et tissus synthétiques). Elles permettent, dans une bien plus grande mesure que les structures spatiales rigides, de diminuer la masse volumétrique des structures, et permettent d'ériger rapidement des structures.

Les structures spatiales permettent de créer les formes les plus diverses de bâtiments et de structures. Cependant, la construction de structures spatiales nécessite une organisation plus complexe. fabrication de bâtiment et de haute qualité de tous travaux de construction.

Bien entendu, il est impossible de donner des recommandations sur l'utilisation de l'une ou l'autre structure de revêtement pour chaque cas particulier. La couverture en tant que formation sous-systémique complexe se trouve dans la structure d'une structure en relation étroite avec tous ses autres éléments, avec les influences externes et internes de l'environnement, avec les conditions économiques, techniques, artistiques et esthétiques-stylistiques de sa formation. Mais une certaine expérience dans l'utilisation des structures spatiales et les résultats qu'il a donnés peuvent aider à comprendre la place d'une organisation constructive et technologique particulière des bâtiments publics. Les systèmes de structures de type spatial, déjà bien connus dans la pratique mondiale de la construction, permettent de superposer des bâtiments et des structures avec presque n'importe quelle configuration de plan.

1 plis

Un pli s'appelle une couverture spatiale formée d'éléments plats qui se croisent mutuellement. Les plis sont constitués d'un certain nombre d'éléments se répétant dans un certain ordre, reposant sur les bords et dans la portée des diaphragmes de raidissement.

Les plis sont en dents de scie, trapézoïdaux, du même type de plans triangulaires, de hanche (quadrangulaire et polyédrique) et autres (Fig. 11, a, b, c, d).

Les structures pliées utilisées dans les coques cylindriques et les dômes sont discutées dans les sections correspondantes.

Les plis peuvent être libérés au-delà des supports d'extrémité pour former des surplombs en porte-à-faux. L'épaisseur de l'élément plat du pli est considérée comme étant d'environ 1/200 de la portée, la hauteur de l'élément n'est pas inférieure à 1/10 et la largeur de la face n'est pas inférieure à 1/5 de la portée . Les plis couvrent généralement des portées jusqu'à 50-60 m, et avec des tentes jusqu'à 24 m.

Les structures pliées ont un certain nombre de qualités positives :

simplicité de forme et, par conséquent, simplicité de leur fabrication;

de grandes opportunités pour la production préfabriquée ;

économiser la hauteur de la pièce, etc.

Un exemple intéressant d'utilisation d'une structure en dents de scie pliée à plat est le revêtement du laboratoire du Concrete Institute à Detroit (USA) avec une taille de 29,1 × 11,4 ( Fig. 11, e) projet des architectes Yamasaki et Leinweber, ingénieurs Amman et Whitney. La chaussée repose sur deux rangées longitudinales de supports qui forment le couloir central et a des extensions en porte-à-faux des deux côtés des supports de 5,8 m de long.La chaussée est une combinaison de plis dirigés dans des directions opposées. L'épaisseur des plis est de 9,5 cm.

En 1972 à Moscou, lors de la reconstruction de la gare de Koursk, une structure trapézoïdale pliée a été utilisée, ce qui a permis de bloquer une salle d'attente d'une taille de 33 × 200 m (Fig. 11, f).

Le système de toit incurvé le plus ancien et le plus répandu est le toit voûté. La voûte est un système constructif sur la base duquel un certain nombre de formes architecturales du passé (jusqu'au XXe siècle) ont été créées, ce qui a permis de résoudre le problème du chevauchement de différentes salles avec des objectifs fonctionnels différents.

Les voûtes cylindriques et fermées sont les formes de voûtes les plus simples, mais l'espace formé par ces revêtements est fermé, et la forme est dépourvue de plasticité. En introduisant un dénudage dans la structure des cuillères de ces voûtes, une sensation visuelle de légèreté est obtenue. La surface intérieure des voûtes était généralement décorée d'un riche décor ou imitée par la fausse construction d'un plafond suspendu en bois.

La voûte d'arêtes est formée par une coupe à partir de l'intersection de deux voûtes cylindriques. Ils étaient bloqués par les immenses salles des thermes et du basilic. La voûte d'arêtes est largement utilisée dans l'architecture gothique.

La voûte en croix est l'une des formes de revêtement les plus répandues dans l'architecture russe en pierre.

Des types de voûtes tels que les voûtes en voile, les voûtes en dôme et la verrière étaient largement utilisés.

3 coquillages

Les coques à parois minces sont l'un des types de structures spatiales et sont utilisées dans la construction de bâtiments et de structures de grandes surfaces (hangars, stades, marchés, etc.). Une coque à paroi mince est une surface incurvée qui, avec une épaisseur minimale et, par conséquent, une masse et une consommation de matériau minimales, a une capacité de charge très élevée, car en raison de sa forme incurvée, elle agit comme une structure porteuse spatiale .

Une simple expérience avec du papier de riz montre qu'une plaque incurvée très mince acquiert, en raison de sa forme incurvée, une plus grande résistance aux forces extérieures que la même plaque plate.

Des coques rigides peuvent être érigées sur des bâtiments de toute configuration en termes de plan : rectangulaire, carré, rond, ovale, etc.

Même les structures dont la configuration est très complexe peuvent être divisées en un certain nombre d'éléments similaires. Dans les usines pièces de construction des lignes technologiques distinctes sont créées pour la fabrication d'éléments structurels individuels. Les méthodes d'installation développées permettent d'ériger des coques et des dômes à l'aide de tours de support d'inventaire ou sans aucun échafaudage auxiliaire, ce qui réduit considérablement le temps nécessaire à la construction des chaussées et réduit le coût travaux d'assemblage.

Selon les schémas structurels, les coques rigides sont divisées en: coques à courbure positive et négative, coques parapluie, voûtes et dômes.

Les enveloppes sont faites de béton armé, de ciment armé, de métal, de bois, de plastique et d'autres matériaux qui résistent bien aux forces de compression.

Dans les systèmes de roulements conventionnels, que nous avons considérés précédemment, la résistance aux forces résultantes est concentrée en continu sur toute leur surface courbe, c'est-à-dire car cela est caractéristique des systèmes de paliers spatiaux.

Le premier dôme en béton armé a été construit à Iéna en 1925. Son diamètre était de 40 m, ce qui est égal au diamètre du dôme de Saint-Pétersbourg. Pierre à Rome. La masse de cette coquille s'est avérée être 30 fois inférieure à celle du dôme de Saint-Pétersbourg. Pierre. C'est le premier exemple qui a montré les possibilités prometteuses du nouveau principe constructif.

L'émergence du béton armé, la création de nouvelles méthodes de calcul, la mesure et l'essai des structures à l'aide de modèles, ainsi que les avantages statiques et économiques de leur utilisation, ont contribué à la propagation rapide des coques dans le monde.

Les coques présentent également de nombreux avantages :

dans le revêtement, ils remplissent simultanément deux fonctions : la structure porteuse et la toiture ;

ils sont résistants au feu, ce qui les place dans de nombreux cas dans une position plus avantageuse même à conditions économiques égales ;

ils sont inégalés dans la diversité et l'originalité des formes dans l'histoire de l'architecture ;

enfin, en comparaison avec les structures voûtées et bombées précédentes, elles les surpassaient de nombreuses fois dans l'échelle des travées couvertes.

Si la construction de coques en béton armé a connu un développement assez large, alors en métal et en bois, ces structures sont encore d'une utilité limitée, car des formes structurelles suffisamment simples de coques inhérentes au métal et au bois n'ont pas encore été trouvées.

Les coques en métal peuvent être entièrement métalliques, la coque remplissant simultanément les fonctions d'une structure de support et d'enveloppe en une, deux ou plusieurs couches. Avec une conception appropriée, la construction du bardage peut être réduite à l'assemblage industriel de grands panneaux.

Les coques métalliques monocouches sont faites de riz en acier ou en aluminium. Pour augmenter la rigidité des coques, des nervures transversales sont introduites. Avec une disposition fréquente de nervures transversales reliées les unes aux autres le long des membrures supérieure et inférieure, une coque à deux couches peut être obtenue.

Les coques sont à simple et double courbure.

Les coques à simple courbure comprennent les coques à surface cylindrique ou conique (Fig. 12, a, b).

Riz. 12. Les formes les plus courantes de coquillages

a - cylindre : 1 - cercle, parabole, sinusoïde, ellipse (guides) ; 2 - droit (génératrice); b - cône : 1 - n'importe quelle courbe ; 2 - ligne droite (génératrice); d - surface de transfert : 1 - parabole (guide) ; 2 - ellipse, cercle (génératrice); c - surface de révolution (dôme) : 1-rotation ; 2 - cercle, ellipse, parabole (génératrice); Surface de rotation ou de transfert (coque sphérique): 1, 2 - cercle, parabole (générateurs ou guides); 3 - cercle, parabole (génératrice); 4 - axe de rotation d - formation de coques à double courbure d'une direction : paraboloïde hyperbolique : AV-SD, AS-VD - lignes droites (guides) ; 1 - parabole (guide).

Les coques cylindriques ont un contour circulaire, elliptique ou parabolique et reposent sur des diaphragmes de raidissement d'extrémité, qui peuvent être réalisés sous forme de murs, fermes, arcs, orram. En fonction de la longueur des coques, elles sont divisées en courtes, dans lesquelles la portée le long de l'axe longitudinal ne dépasse pas une longueur d'onde et demie (portée dans le sens transversal), et en longues, dans lesquelles la portée le long l'axe longitudinal est plus d'une vague et demie (Fig. 13, a , c, e).

Sur les bords longitudinaux des longues coques cylindriques, des longerons (raidisseurs) sont prévus, dans lesquels un renfort longitudinal est placé, permettant à la coque de travailler le long de la travée longitudinale comme une poutre. De plus, les éléments latéraux perçoivent la poussée du travail des coques dans le sens transversal et doivent donc avoir une rigidité suffisante dans le sens horizontal (Fig. 13, a, e).

La longueur d'onde d'une longue coque cylindrique ne dépasse généralement pas 12 m. Le rapport de la flèche de levage à la longueur d'onde est supposé être au moins 1/7 de la portée, et le rapport de la flèche de levage à la longueur de la portée n'est pas inférieur que 1/10.

Les coques cylindriques longues préfabriquées sont généralement divisées en sections cylindriques, éléments latéraux et diaphragme de raidissement, dont le renfort est soudé ensemble et monolithique lors de l'installation (Fig. 13, e).

Il est conseillé d'utiliser de longues coques cylindriques pour couvrir de grandes pièces avec un contour rectangulaire en plan. Les coquilles longues sont généralement placées parallèlement au petit côté de l'espace rectangulaire qui se chevauche pour réduire la portée des coquilles le long de l'axe longitudinal (Fig. 13, f). Le développement de longues coques cylindriques s'inscrit dans la lignée de la recherche de l'arc le plus plat avec une petite flèche de levage, ce qui conduit à des conditions de travaux de construction plus faciles, à une diminution du volume d'un bâtiment et à une amélioration des conditions d'exploitation.

Il est particulièrement avantageux, en termes de travaux constructifs, de construire une rangée successive de coques cylindriques plates, car dans ce cas les efforts de flexion agissant dans le sens horizontal sont absorbés par les coques voisines (sauf extrêmes).

Nous donnerons des exemples d'application dans la construction de coques cylindriques longues.

La longue coque cylindrique à plusieurs longueurs d'onde est fabriquée dans un garage à Bournemouth, en Angleterre.

Dimensions coque 4 5 × 90 m, épaisseur 6,3 cm, le projet a été réalisé par l'ingénieur Morgan (Fig. 14, a).

c - hangar d'aérodrome à Karachi (Pakistan, 1944). Le revêtement est formé de longues coques cylindriques de 39,6 m de long, 10,67 m de large et 62,5 mm d'épaisseur. Les obus reposent sur une poutre de 58 m de long, qui est un linteau au-dessus de la porte du hangar ; g - hangar du Ministère de l'Aviation à l'Académie des Sciences ! tilleul (1959). Pour couvrir le hangar, trois coques cylindriques ont été utilisées, situées parallèlement à l'ouverture de la porte du hangar. La longueur des obus est de 55 m et la profondeur du hangar est de 32,5 m.

La couverture d'une salle de sport à Madrid (1935) a été conçue par l'architecte Zuazo et l'ingénieur Torroja. Le couvercle est une combinaison de deux longues coques cylindriques reposant sur des parois d'extrémité et ne nécessite pas d'appui sur des parois longitudinales, qui sont donc constituées de matériaux légers. Longueur de la coque 35 m, portée 32,6 m, épaisseur 8,5 cm (Fig. 14, b).

Le hangar de l'aérodrome de Karachi, construit en 1944, est représenté par des obus de 29,6 m de long, 10,67 m de large et 6,25 cm d'épaisseur. Les obus reposent sur une travée de 58 m, qui est un linteau au-dessus des portes du hangar (Fig. 14 , v).

L'utilisation de coques cylindriques longues est pratiquement limitée à des portées jusqu'à 50 m, car au-delà de cette limite la hauteur des éléments latéraux (poutres) est trop importante.

De tels boîtiers sont souvent utilisés dans la construction industrielle, mais trouvent une application dans les bâtiments publics. Kaliningradgrazhdanproekt a développé de longues coques cylindriques avec 18 travées × 24 m, largeur 3 m.Ils sont fabriqués immédiatement pour la travée avec isolation - panneaux de fibres. Par le haut, en usine, une couche d'imperméabilisation est appliquée sur l'élément fini.

Les coques cylindriques longues sont en béton armé, ciment armé, alliages d'acier et d'aluminium.

Par exemple, une coque cylindrique en aluminium de riz a été utilisée pour couvrir la gare de Moscou à Saint-Pétersbourg. La longueur du bloc de température est de 48 m, la largeur est de 9 m. Le toit est suspendu à des supports en béton armé installés à l'inter-voie.

Par rapport aux obus longs, les obus cylindriques courts ont une vague et un boom plus importants. La courbure des coques cylindriques courtes correspond à la direction de la plus grande portée de la pièce à couvrir. Ces coquilles fonctionnent comme des coffres.

La forme d'une courbe peut être représentée par un arc de cercle ou une parabole. En raison du risque de flambage dans les coques courtes, des raidisseurs transversaux sont introduits dans la plupart des cas. En plus des éléments latéraux, ces coques doivent être serrées pour absorber les efforts de cisaillement horizontaux (Fig. 13, c, e).

Les coques cylindriques courtes pour les bâtiments avec une grille de 24 colonnes sont largement connues × 12 m et 18 × 12 m Ils se composent de fermes-diaphragmes, panneaux nervurés 3 × 12 m et éléments latéraux (Fig. 15, a-d).

Les structures de ces travées sont reconnues comme typiques.

L'utilisation de coques cylindriques courtes ne nécessite pas l'utilisation d'un faux plafond.

Les coques coniques sont généralement utilisées pour couvrir des bâtiments ou des pièces trapézoïdales. Les caractéristiques de conception de ces coques sont les mêmes que pour les coques cylindriques longues (Fig. 12, a). Un exemple d'utilisation intéressante de cette forme est le revêtement d'un restaurant au bord d'un lac en Géorgie (États-Unis), réalisé sous la forme d'une série de cônes en forme de champignon en béton armé d'un diamètre de 9,14 m. les pattes sont utilisées pour drainer l'eau de pluie de la surface du revêtement. Les triangles formés par les bords de trois champignons qui se touchent étaient recouverts de dalles en béton armé avec des ouvertures rondes pour les lucarnes en forme de dômes en plastique.

Riz. 15 Exemples d'application de coques cylindriques courtes en béton armé

Dans les coques ondulées et pliées avec de grandes portées, des moments de flexion importants se produisent en raison de charges temporaires dues au vent, à la neige, aux changements de température, etc.

Le renforcement nécessaire de telles coques a été réalisé par le dispositif des nervures. La réduction des efforts a été obtenue par la transition vers des profils ondulés et pliés de la coque elle-même. Cela a permis d'augmenter la rigidité des coques et de réduire la consommation de matière.

De telles structures permettent de souligner le contraste entre le plan du mur d'enceinte, qui peut être indépendant des supports porteurs, et le revêtement qui repose sur celui-ci. Ceci permet dans ces structures de réaliser de grands porte-à-faux en porte-à-faux pour le dispositif de supports, etc. (Gare de Koursk à Moscou).

Les plis et les ondulations sont une forme de plaque intéressante pour les plafonds et parfois les murs des intérieurs.

Une coque ondulée, lorsque l'échelle, la courbure, la forme sont trouvées pour elle, sur la base des exigences de l'esthétique architecturale, peut être assez expressive. Ce type de structure est conçu pour des portées supérieures à 100 m et a été appliqué pour couvrir une grande variété d'objets.

Les voûtes à coques pliées à multiples facettes sont un exemple d'augmentation de la rigidité d'une coque cylindrique en lui donnant une forme à multiples facettes.

Le passage des coques à simple courbure aux coques à double courbure marque une nouvelle étape dans le développement des coques, puisque l'action des forces de flexion y est minimisée.

De telles coques sont utilisées dans des bâtiments de plans différents : carré, triangulaire, rectangulaire, etc.

Une sorte de telles coquilles sur un plan rond ou ovale est un dôme.

Les coques à double courbure peuvent être réalisées avec des contours élargis et doux.

Leurs inconvénients sont : un volume surestimé du bâtiment à couvrir, une surface de toiture importante, des caractéristiques acoustiques pas toujours favorables. Dans le revêtement, il est possible d'utiliser des lucarnes, principalement au centre.

De telles coques peuvent être réalisées dans une version monolithique et préfabriquée-monolithique en béton armé.

Les portées de ces bâtiments vont de 24 à 30 m.La stabilité de la coque est assurée par un système de poutres raidisseurs précontraintes avec une grille de 12 × 12 m Le contour de la coque repose sur une ceinture précontrainte.

Dans certains cas, il est conseillé de recouvrir les halls de coques à toit en croupe en forme de pyramide tronquée, en béton armé. Ils peuvent être soutenus le long d'un contour, sur deux côtés ou dans des coins.

Les types les plus courants de coques à double courbure dans la pratique de la construction sont illustrés à la Fig. 12, f, g, h.

Le dôme est une surface de révolution. Les efforts qui y sont déployés agissent dans les directions méridienne et latitudinale. Des contraintes de compression apparaissent le long du méridien. Aux latitudes, en partant du sommet, il existe également des forces de compression, se transformant progressivement en forces de traction, qui atteignent leur maximum au bord inférieur du dôme. Les coques de dôme peuvent être supportées sur un anneau de support de traction, sur des colonnes - par un système de diaphragmes ou de raidisseurs, si la coque a une forme carrée ou polyédrique en plan.

Le dôme est originaire des pays de l'Est et avait, avant tout, une finalité utilitaire. En l'absence de bois, des coupoles d'argile et de briques servaient de couverture aux habitations. Mais progressivement, grâce à ses qualités esthétiques et tectoniques exceptionnelles, le dôme a acquis un contenu sémantique indépendant en tant que forme architecturale. L'évolution de la forme du dôme est associée à un changement constant de la nature de sa géométrie. D'une forme sphérique et sphérique, les constructeurs passent à une forme pointue avec des contours paraboliques complexes.

Les dômes sont sphériques et polyédriques, nervurés, lisses, ondulés, ondulés (Fig. 16, a). Considérons les exemples les plus typiques de coques bombées.

Couvrant le Palais des Sports de Rome (1960), construit selon le projet du Professeur P.L. Nervi pour les Jeux Olympiques est un dôme sphérique constitué d'éléments préfabriqués en ciment armé de 1,67 à 0,34 m de large, ayant une forme spatiale complexe (Fig. 17, a). 114 segments du dôme sont soutenus par 38 supports inclinés (3 segments pour 1 support). Après avoir réalisé des structures monolithiques et encastré des segments préfabriqués, la structure du dôme a commencé à fonctionner dans son ensemble. Le bâtiment a été achevé en 2,5 mois.

Le revêtement en dôme de la salle de concert de Matsuyama (Japon), réalisé en 1954 par l'architecte Kenzo Tange et l'ingénieur Tsibon, est un segment de sphère de 50 m de diamètre, une flèche de levage de 6,7 m (Fig. 17, b). Le toit comporte 123 trous circulaires de 60 cm de diamètre pour l'éclairage zénithal de la salle.

L'épaisseur de la coque est de 12 cm au milieu, 72 cm au niveau des appuis.La partie épaissie de la coque remplace l'anneau d'appui.

Le dôme au-dessus de l'auditorium du théâtre de Novossibirsk (1932) a un diamètre de 55,5 m, la flèche de levage est de 13,6 m. L'épaisseur de la coque est de 8 cm (1/685 travée). Il repose sur un anneau d'une section de 50 × 80 cm (Figure 17, c).

Le dôme du pavillon d'exposition de Belgrade (Yougoslavie) a été construit en 1957. Le diamètre du dôme est de 97,5 m avec une flèche de levage de 12 à 84 m. Le dôme est une structure constituée d'une partie centrale monolithique d'un diamètre de 27 m et une section trapézoïdale annulaire creuse d'une poutre en béton armé , sur laquelle s'appuient 80 demi-arcs préfabriqués en béton armé de section en I, fixés par trois rangées de coques annulaires (Figure 17, d).

Le revêtement en dôme du stade de Porto (Portugal), construit en 1981, a un diamètre de 92 m.

La couverture est constituée de 32 nervures situées au méridien, reposant sur des cadres triangulaires, et de 8 anneaux en béton armé. Le diamètre du dôme dans la zone de son appui sur des cadres triangulaires est de 72 m, la hauteur du dôme est de 15 m.La coque du dôme est en béton sur un remplissage de liège le long d'un cadre en béton armé.

Un puits de lumière a été érigé au sommet du dôme (Figure 17, e).

En figue. 18 montre des exemples de dômes en coquille fabriqués en métal. L'expérience dans la construction de tels bâtiments a montré qu'ils ne sont pas sans inconvénients. Ainsi, le principal est un grand volume de bâtiments et une masse excessivement importante de structures de bâtiment.

Ces dernières années, les premiers bâtiments en forme de dôme à toit ouvrant sont apparus.

Par exemple, pour le stade de Pittsburgh (Fig. 18), des éléments sectoriels de la coque, en alliages d'aluminium, glissant radialement le long de la surface du dôme sont utilisés.

Dans les coupoles en bois (Fig. 19, a, b, c), les structures porteuses sont des éléments en bois scié ou collé. Dans les coupoles modernes peu profondes, les éléments principaux de la charpente fonctionnent en compression, ce qui rend l'utilisation du bois particulièrement recommandée.

Depuis le Moyen Âge, le bois est utilisé dans la construction des dômes comme matériau de structure. De nombreux dômes en bois datant du Moyen Âge ont survécu à ce jour en Europe occidentale. Ils sont souvent construits en brique sur le dôme principal. Ces dômes disposaient d'un puissant système de tirants de rigidité. Ces coupoles comprennent, par exemple, la coupole principale de l'église de la Trinité à Leningrad. Le dôme d'un diamètre de 25 m et d'une flèche de levage de 21,31 m a été érigé en 1834 et existe toujours aujourd'hui. Des dômes en bois de cette époque, ce dôme était le plus grand du monde. Il a une structure de bloc typique composée de 32 nervures méridionales reliées par plusieurs faisceaux de liaisons annulaires.

Riz. 18 Exemples de dômes coquillages en métal

En 1920-30. dans notre pays, plusieurs grands dômes en bois ont été érigés. Les réservoirs de gaz d'un diamètre de 32 m dans les usines chimiques Bereznikovsky et Bobrikovsky étaient recouverts de dômes en bois à parois minces. À Saratov, Ivanov et Bakou, les dômes en bois étaient recouverts de cirques d'un diamètre respectivement de 46, 50 et 67 m. Ces dômes avaient une structure nervurée, où les nervures étaient des arcs en treillis (Fig. 19, b).

La technique moderne de collage du bois avec des adhésifs synthétiques imperméables durables et une vaste expérience dans la production de bois collé et son utilisation dans la construction ont permis d'introduire le bois comme nouveau matériau de haute qualité dans les structures de grande portée. Les structures en bois sont solides, durables, résistantes au feu et économiques.

Figure 19. Exemples d'application de dômes coques en bois

Les dômes en bois collé sont utilisés pour couvrir les salles d'exposition et de concert, les cirques, les stades, les planétariums et autres bâtiments publics. Les types architecturaux et structurels des dômes en lamellé-collé sont très divers. Les plus couramment utilisés sont les dômes nervurés, les dômes à mailles triangulaires et les dômes à mailles avec un réseau de type cristal, développés par le professeur M.S. Tupolev.

Un certain nombre de dômes en bois collé ont été construits aux États-Unis et en Angleterre.

Dans l'État du Montana (États-Unis), sur la construction d'un centre sportif pour 15 000 spectateurs en 1956, un dôme en bois d'un diamètre de 91,5 m avec une flèche de levage de 15,29 m a été érigé (Fig. 19, c). Le cadre de support du dôme se compose de 36 nervures méridionales avec une section de 17,5 × 50 cm Les nervures reposent sur un anneau de support inférieur en profilés roulés et sur un anneau supérieur en métal comprimé. Le dôme est installé sur des colonnes en béton armé de 12 m de hauteur.Dans chaque cellule formée de nervures et de poutres, des sangles d'acier sont tendues en diagonale transversalement. L'installation du dôme a été réalisée par des demi-arcs jumelés avec des poutres et des cordes. Chaque demi-arche de 45 m de long a été assemblée au sol en trois parties.

Les dômes pliés sont assemblés à partir de coques spatiales en ciment armé, situées sur un ou deux niveaux, ou ils sont monolithiques (Fig. 19, a).

Les dômes ondulés sont utilisés pour des portées de plus de 50 m. La forme ondulée de la surface du dôme est donnée pour assurer une plus grande rigidité et stabilité (Fig. 20, a, b).

Le toit du marché couvert de Royenne (France), conçu par les architectes Simon et Moriseo, ingénieur Sarget en 1955, est une coque sphérique ondulée de 13 paraboloïdes sinusoïdaux situés radialement (Fig. 20, a). Le diamètre du dôme est de 50 m, la hauteur est de 10,15 m, la largeur des vagues est de 6 m et l'épaisseur est de 10,5 cm.Les bords inférieurs des vagues reposent directement sur la fondation.

La couverture du cirque de Bucarest (1960), réalisée selon le projet du Project-Bucarest Institute, est un dôme ondulé d'un diamètre de 60,6 m, composé de 16 segments d'ondes paraboliques (Fig. 20, b). La coque fait 7 cm d'épaisseur au sommet, 12 cm au niveau des supports. Le dôme repose sur 16 piliers reliés entre eux par une ceinture polygonale en béton armé précontraint qui perçoit les forces d'expansion dans le dôme.

Les coques à surface de transfert sont utilisées pour couvrir des locaux rectangulaires ou polygonaux. Ces coques sont supportées par des diaphragmes sur tous les côtés du polygone. La surface de la coque de transfert est formée par le mouvement de translation d'une courbe le long de l'autre, à condition que les deux courbes soient courbes vers le haut et se trouvent dans deux plans mutuellement perpendiculaires (Fig. 12, f).

Les coques de transfert (Fig. 12, e) fonctionnent dans les directions transversale et longitudinale comme des voûtes.

Des tirants solides suspendus sous les nervures longitudinales perçoivent la poussée dans le sens de la travée. Dans le sens transversal, l'entretoise de la coque dans les travées extérieures est perçue par les diaphragmes de rigidification et les éléments latéraux, et dans les travées médianes, l'entretoise est éteinte par les coques adjacentes. Les sections transversales des coquilles de transfert sur toute la longueur de l'arc, à l'exception des zones d'appui, sont souvent supposées circulaires (Fig. 16, b).

Un exemple d'enveloppe avec une surface de transfert est le revêtement d'une usine de caoutchouc à Brynmore (Galles du Sud, Angleterre), construite en 1947 (Fig. 21, b). Le revêtement est constitué de 9 coques elliptiques rectangulaires de taille 19 × 26 m. L'épaisseur des coques est de 7,5 cm. La rigidité des coques est assurée par des diaphragmes latéraux.

Dans les zones d'appui, la coque peut se terminer par des éléments conoïdaux assurant une transition d'une section circulaire de la zone médiane à une section rectangulaire le long de la ligne d'appui.

Selon ce système, à Leningrad, une couverture a été construite sur un garage de voitures d'une portée de 96 m, composé de 12 arches de 12 m de large chacune.

Les coques de voile sphériques sont formées lorsque la surface sphérique est limitée par des plans verticaux construits sur les côtés du carré. Les diaphragmes de rigidité dans ce cas sont les mêmes pour les quatre côtés (Fig. 12, c, e, Fig. 16).

36 coques sphériques nervurées préfabriquées × 36 m sont utilisés dans la construction de nombreuses installations industrielles (Fig. 21, e). Dans cette solution, des dalles de quatre tailles standards sont utilisées : dans la partie médiane, carré 3 × 3 m, et à la périphérie - des coquilles rhombiques, proches de la taille d'un carré. Ces dalles ont des nervures de travail diagonales et de petits renflements le long du contour.

Les extrémités du renfort des nervures diagonales sont dénudées. Lors de l'installation, ils sont soudés à l'aide de tiges aériennes. Dans les joints entre les plaques dans la zone des joints d'angle, des tiges avec renfort en spirale sont posées. Après cela, les coutures sont monolithiques.

Le revêtement sphérique du bâtiment du centre commercial de Novossibirsk a les dimensions du plan 102 × 102 m, la montée des arcs de contour est égale à 1/10 de la portée. La courbe génératrice de la coque a la même élévation.

L'élévation totale de la coque est de 20,4 m. La découpe de la surface de la coque est faite en tenant compte du schéma de transfert. Sur les sections d'angle des dalles, les revêtements sont disposés en diagonale afin de placer des armatures contraintes dans les joints longitudinaux (diagonaux).

Les parties de support des sections d'angle du revêtement, subissant les contraintes les plus élevées, sont résolues en béton armé monolithique.

Les toits de la salle d'assemblage de 1200 places du Massachusetts Institute of Technology de Boston, aux États-Unis, ont été conçus par l'architecte Ero Saariner. C'est une coquille sphérique d'un diamètre de 52 m et a la forme d'un triangle en plan.

L'enveloppe sphérique du revêtement représente 1/8 de la surface sphérique. Le long du contour, la coque repose sur trois courroies d'appui incurvées, qui transmettent des efforts aux supports situés en trois points (Fig. 21, d). L'épaisseur de la coque est de 9 à 61 cm.

Une épaisseur aussi importante de la coque au niveau des appuis s'explique par les moments de flexion importants apparaissant dans la coque en raison de grandes découpes, ce qui indique une solution de conception infructueuse.

Le revêtement du centre commercial de Canoe (Îles Hawaïennes, USA) est réalisé sous la forme d'une coque sphérique à surface lisse, dimension 39.01 × 39,01 m.La coque n'a pas de diaphragme de raideur et repose sur 4 butées d'angle. Épaisseur de la coque 76-254 mm. (Fig. 21, a).

Le toit (Espagne) du marché couvert d'Algésiros, construit en 1935 par l'ingénieur Torroja et l'architecte Arkas, est une coque sphérique octaédrique d'un diamètre de 47,6 m.

Huit supports, sur lesquels repose la coque, sont reliés entre eux par une ceinture polygonale qui reçoit la poussée de la coque (Fig. 21, c).

5 coquilles à courbure opposée

Les coques avec des directions opposées de l'une et de l'autre courbure sont formées en déplaçant une ligne droite (génératrice) le long de deux courbes directrices. Ceux-ci incluent les conoïdes, les hyperboloïdes de révolution unisexués et les paraboloïdes hyperboliques (Fig. 12, f, g, h).

Lorsque le conoïde est formé, la droite génératrice repose sur la courbe et sur la droite (Fig. 12, g). Le résultat est une surface avec la direction opposée d'une courbure. Le conoïde est principalement utilisé pour les toits en appentis et permet d'obtenir de nombreuses formes différentes. Le guide de courbe conoïde peut être une parabole ou une courbe circulaire. La coque conoïde de la couverture du hangar permet l'éclairage naturel et la ventilation des locaux (Fig. 16, d, e).

Les éléments de support des coques conoïdes peuvent être des arcs, des poutres en rand et d'autres structures.

La portée de telles coques est de 18 à 60 m. Les efforts de traction apparaissant dans la coque du conoïde sont transmis aux diaphragmes rigides. La charge de la coque conoïde est reprise par quatre supports, généralement placés aux quatre coins de la coque.

Un exemple est le bâtiment d'accueil et de stockage du marché couvert de Toulouse (France), construit selon les plans de l'ingénieur Prat. Le marché est recouvert d'une structure constituée de fermes paraboliques cintrées en béton armé d'une portée de 20 m, avec une flèche de levage de 10 m et des coques conoïdes de 70 mm d'épaisseur, la distance entre les arches est de 7 m. les côtés du bâtiment sont recouverts de coques cylindriques en forme de porte-à-faux de 7 m de long, maintenues à l'aide de câbles reposant sur les arcades (fig. 22, a).

La génératrice d'un hyperboloïde de révolution unisexué tourne autour de l'axe avec lequel elle coupe en position inclinée (Fig. 12, h). Lorsque cette ligne droite se déplace, deux systèmes de générateurs apparaissent, qui se coupent à la surface de la coque.

Un exemple d'application de cette coquille sont les stands de l'hippodrome de la Zarzuela à Madrid (Fig. 22, b) et le marché de Co (France) (Fig. 22, c).

La formation de la surface d'un paraboloïde hyperbolique (hypar) est déterminée par des systèmes de lignes droites non parallèles et non sécantes (Fig. 12, h), appelées lignes directrices. Chaque point d'un paraboloïde hyperbolique est le point d'intersection de deux génératrices qui composent la surface.

Riz. 22 Exemples d'application de coques conoïdales et d'hyperboloïdes de révolution

Avec une charge uniformément répartie, les contraintes en tous points de la surface hypar sont constantes. En effet, les forces de traction et de compression sont les mêmes pour chaque point. C'est pourquoi les hypars sont très résistants au flambage. Lorsque la coque a tendance à fléchir sous l'action d'une charge, la contrainte de traction dans la direction normale à cette pression augmente automatiquement. Ceci permet de fabriquer des coques de faible épaisseur, souvent sans brides.

Les premières études statiques des gipars ont été publiées en 1935 par le Français Lafaille, mais elles n'ont trouvé d'application pratique dans les travaux qu'après la Seconde Guerre mondiale. Harrows en Italie, Ruban en Tchécoslovaquie, Candela au Mexique, Salvadori aux USA, Sarget en France. Les avantages opérationnels et économiques des hypars et les possibilités esthétiques illimitées créent un vaste champ d'application pour leur utilisation.

En figue. 16, f, g, h, et des combinaisons possibles de surfaces d'hypars plats sont montrés.

Riz. 23 Exemples d'utilisation des gipars dans la construction

Le revêtement de la salle du théâtre de la ville de Shizusk (Japon) architecte Kenzo Tange, ingénieur Shoshikatsu Pauobi (Fig. 23, a). La salle offre 2500 places pour les spectateurs. Le bâtiment est de plan carré, d'un côté égal à 54 m. La coque a la forme d'un hypar dont la surface est renforcée par des raidisseurs placés parallèlement aux côtés du carré tous les 2,4 m. Les supports supplémentaires des poutres de gouvernail de la coque sont de minces poteaux oscillants le long des façades du bâtiment. La largeur du randbalk est de 2,4 m, l'épaisseur est de 60 cm, l'épaisseur de la coque est de 7,5 cm.

La chapelle et le restaurant du parc à Mexico ont été conçus par l'ingénieur Felix Candela. Ces structures utilisaient des combinaisons de plusieurs paraboloïdes hyperboliques (Fig. 23, b, c)

Une discothèque à Acapulco (Mexique) a également été conçue par F. Candela. Dans ce travail, 6 hypars sont utilisés.

La pratique mondiale de la construction est riche en exemples de diverses formes de gipars dans la construction.

6 Revêtements nervurés et traverses

Les toits à nervures croisées sont un système de poutres ou de fermes avec des cordes parallèles se croisant dans deux et parfois trois directions. Ces revêtements dans leur travail se rapprochent du travail d'une dalle pleine. En créant un système transversal, il devient possible de réduire la hauteur des fermes ou des poutres à 1/6-1/24 de la travée. Il convient de noter que les systèmes de croisement ne sont efficaces que pour les pièces rectangulaires avec des rapports d'aspect allant de 1 : 1 à 1,25 : 1. Avec une augmentation supplémentaire de ce rapport, la structure perd ses avantages et se transforme en un système de poutre conventionnel. Dans les systèmes croisés, il est très avantageux d'utiliser des consoles avec un porte-à-faux allant jusqu'à 1 / 5-1 / 4 de la travée. Le support rationnel des couvertures transversales, utilisant la nature spatiale de leur travail, permet d'optimiser leur utilisation et de dresser des couvertures de dimensions diverses et de supporter des éléments préfabriqués préfabriqués du même type.

Dans les revêtements à nervures croisées, la distance entre les nervures est comprise entre 1,5 m et 6 m.Les revêtements à nervures croisées peuvent être en acier, en béton armé, en bois.

Les couvertures à nervures croisées en béton armé sous forme de caissons peuvent être utilisées de manière rationnelle avec des portées allant jusqu'à 36 m. Pour les grandes portées, il convient de passer à l'utilisation de fermes en acier ou en béton armé.

Couvre croix en bois jusqu'à la taille 24 × 24 m sont faits de contreplaqué et colle sur de la colle et des clous.

Un exemple d'utilisation de poutres croisées peut être la conception du Congress Hall à Chicago, réalisée en 1954 par l'architecte Van Der Rohe (USA). Dimensions de la couverture du hall 219,5 × 219,5 m (Fig. 24, a).

Riz. 24 revêtements à nervures croisées en métal

La hauteur du hall jusqu'au sommet des structures est de 34 m. Les structures transversales sont constituées de fermes en acier avec des ceintures parallèles avec une grille diagonale d'une hauteur de 9,1 m. L'ensemble de la structure repose sur 24 supports (6 supports de chaque côté du carré).

Dans le pavillon d'exposition de Sokolniki (Moscou), construit en 1960 selon le projet Mosproekt, un système de revêtement transversal de taille 46 a été utilisé × 46 m de fermes en aluminium soutenues par 8 colonnes Le pas des fermes est de 6 m, la hauteur est de 2,4 m. Le toit est composé de panneaux d'aluminium de 6 m de long (Fig. 24, b)

L'institut VNIIZhelezobeton et TsNIIEPzhilishcha ont développé une structure originale de chaussée en diagonale de taille 64 × 64 m, constitué d'éléments préfabriqués en béton. Le revêtement repose sur 24 colonnes situées sur les côtés du carré 48 × 48 m, et se compose d'une travée et d'un porte-à-faux avec une extension de 8 m. Le pas des colonnes est de 8 m.

Cette conception a trouvé son application dans la construction de la Maison du meuble sur l'avenue Lomonosov à Moscou (auteurs A. Obraztsov, M. Kontridze, V. Antonov, etc.) d'une longueur de 5,66 m (Fig. 25). L'élément enveloppant du revêtement est un panneau isolant préfabriqué léger, sur lequel est posé un tapis d'étanchéité multicouche.

Les structures spatiales à tige en métal sont un développement ultérieur des structures en treillis plan. Le principe d'une structure spatiale pivot est connu de l'humanité depuis l'Antiquité, il était utilisé dans les yourtes mongoles et dans les huttes des habitants de l'Afrique tropicale, et dans les bâtiments à ossature du Moyen Âge, et à notre époque - dans le structures d'un vélo, d'un avion, d'une grue, etc.

Les structures d'espace bar sont largement utilisées dans de nombreux pays du monde. cela est dû à la simplicité de leur fabrication, à leur facilité d'installation et, surtout, à la possibilité de production industrielle. quelle que soit la forme de la structure spatiale des barres, on y distingue toujours trois types d'éléments : les nœuds, les barres de liaison et les zones. reliés les uns aux autres dans un certain ordre, ces éléments forment des systèmes spatiaux plats.

Les systèmes spatiaux de structures en barres comprennent :

Plaques structurelles du noyau (fig. 26) ;

Coques grillagées (coques cylindriques et coniques, coques de transfert et dômes) (Fig. 27).

Les structures spatiales des barres peuvent être à simple ceinture, à double ceinture et à plusieurs ceintures. Par exemple, les dalles structurelles sont constituées de deux ceintures, et les dômes en treillis et les coques cylindriques avec des portées ordinaires sont à une seule ceinture.

Les nœuds et les bielles forment l'espace enfermé entre eux (zone). les zones peuvent être sous la forme d'un tétraèdre, d'un hexaèdre (cube), d'un octaèdre, d'un dodécaèdre, etc. la forme de la zone peut assurer ou non la rigidité du système de tiges, par exemple le tétraèdre, l'octaèdre et l'icosaèdre sont des zones rigides. Le problème de stabilité des coques à mailles monocouches est associé à la possibilité de ce qu'on appelle leur "claquement" comme les coques à parois minces (Fig. 26).

Riz. 26 Structures de barres en métal

Injection ? peut être bien inférieur à cent degrés. L'accrochage lui-même ne conduit pas à l'effondrement de toute la structure du maillage ; dans ce cas, la structure acquiert une autre structure d'équilibre stable.

Les connexions nodales utilisées dans les structures à barres dépendent de la structure du système à barres. Ainsi, dans les coques monocouches maillées, il convient d'utiliser des liaisons nodales avec ancrage rigide des tiges dans la direction normale à la surface pour éviter le "claquement" des nœuds, et dans les plaques structurelles, comme en général dans les systèmes multi-courroies, une connexion rigide des tiges dans les nœuds n'est pas requise. la conception de la connexion nodale dépend de la disposition spatiale des tiges et des capacités du fabricant.

Les systèmes de connexions de barres les plus courants utilisés dans la pratique mondiale sont les suivants :

Le système "meko" (raccord fileté utilisant un élément profilé - une boule), s'est généralisé en raison de la facilité de fabrication et d'installation (Fig. 28, c);

Le système "space-deck" d'éléments pyramidaux préfabriqués, qui dans le plan de la membrure supérieure sont reliés les uns aux autres par des boulons, et dans le plan de la membrure inférieure sont liés par des entretoises (Fig. 28, a);

Connexion de tiges à souder à l'aide de raccords circulaires ou sphériques (Fig. 28, b);

Connexion des tiges à l'aide de goussets coudés sur des boulons, etc. (Fig. 28, d); les dalles centrales (structurelles) ont les schémas géométriques de base suivants :

Structure à deux courroies avec deux familles de tiges de courroies ;

Structure à deux courroies avec trois familles de tiges de courroies ;

Structure à deux courroies avec quatre familles de tiges de courroie.

La première structure est la structure la plus simple et la plus couramment utilisée aujourd'hui. Il se caractérise par la simplicité des connexions nodales (pas plus de neuf tiges convergent dans un nœud), il est pratique pour les pièces superposées de plan rectangulaire. La hauteur structurelle de la dalle structurelle est supposée être de 1/20 ... 1/25 de la portée. avec des portées normales jusqu'à 24 m, la hauteur de la dalle est de 0,96 ... 1,2 m. si la structure est constituée de tiges de même longueur, cette longueur est de 1,35 ... 1,7 m. les cellules d'une dalle structurelle avec de telles dimensions peuvent être recouvert d'éléments de toiture ordinaires (froids ou isolés) sans brins ni lattis supplémentaires. avec des portées de dalles importantes, il est nécessaire de disposer des poutres sous la toiture, car avec une portée de 48 m, la hauteur de dalle sera d'environ 1,9 m, et la longueur des tiges est d'environ 2,7 m. en construction sont illustrés à la Fig. 29. Les coques cylindriques à mailles sont réalisées sous la forme de mailles à tiges avec les mêmes alvéoles (Fig. 27). La coque cylindrique à mailles la plus simple est formée en pliant un maillage triangulaire plat. mais une coque à mailles cylindriques peut facilement être obtenue avec une maille rhombique. Dans ces coques, les nœuds sont situés sur des surfaces de rayons différents, ce qui, comme une double courbure, augmente la capacité portante de la coque. Cet effet peut également être obtenu avec un maillage en barre triangulaire.

Riz. 28 Certains types de connexions nodales dans les structures à barres

Les dômes grillagés, ayant une surface à double courbure, sont généralement constitués de tiges de différentes longueurs. leur forme est très diverse (Fig. 27, a). Les dômes géodésiques, créés par l'ingénieur Futtler (USA), sont une structure dans laquelle la surface du dôme est divisée en triangles sphériques équilatéraux formés soit par des tiges de différentes longueurs, soit par des panneaux de différentes tailles. Les coques coniques en treillis sont de conception similaire aux dômes en treillis, mais leur rigidité leur est inférieure. Leurs avantages sont une surface déployable, ce qui facilite la découpe des éléments de la couverture de toit. La structure géométrique des coques coniques à mailles peut être construite sur les formes de polygones réguliers, tandis que trois, quatre ou cinq triangles équilatéraux peuvent converger au sommet du cône. Toutes les tiges du système ont la même longueur, mais les angles dans les cordes horizontales adjacentes de la coque changent. D'autres formes de coques en treillis sont illustrées à la figure E 27, b, c, e. Les couvertures de toit dans les structures à barres spatiales, telles que les plaques structurelles, diffèrent peu de celles couramment utilisées pour les structures en acier. les revêtements en treillis à simple et double courbure sont résolus différemment. Lors de l'utilisation de matériaux d'isolation thermique légers, ces revêtements ne répondent généralement pas aux exigences de l'ingénierie thermique (froid en hiver, chaud en été). comme isolation thermique, nous pouvons recommander le matériau optimal - la mousse poreuse.

Il peut être monolithique (méthode de coulage de la couverture) et préfabriqué, il peut être posé directement dans les moules dans lesquels sont réalisés des éléments préfabriqués en béton armé des revêtements, etc. ce matériau est léger (densité 200 kg/m 3), difficilement combustible et ne nécessite pas de chape en ciment. D'autres matériaux isolants synthétiques semi-rigides et souples sont également utilisés.

Le plus prometteur à l'heure actuelle devrait être considéré comme l'utilisation de toitures colorées en mastic, car elles résolvent, simultanément avec le problème de l'étanchéité, les problèmes d'apparence des structures, ce qui est particulièrement important pour les revêtements à double courbure dans notre pays, la "toiture " du mastic est utilisé, ce qui permet d'obtenir différentes nuances de couleurs de la toiture (développé niiprojectpolymerroof). Dans les structures où la surface du toit n'est pas visible, des tapis de feutre de toiture ou des films et tissus synthétiques peuvent être utilisés. beaux résultats permet l'utilisation de sacs de toiture faits de riz en aluminium ondulé avec une isolation synthétique rigide estampée dedans.

Couvrir le toit avec des matériaux de riz métalliques n'est pas économiquement faisable. Le drainage de la surface des toits est décidé dans chaque cas individuellement.

5. Structures suspendues (à haubans)

En 1834, un câble métallique a été inventé - un nouvel élément structurel qui a trouvé une très large application dans la construction, en raison de ses propriétés remarquables - haute résistance, faible poids, flexibilité, durabilité. Dans la construction, les câbles métalliques ont d'abord été utilisés comme structures porteuses pour les ponts suspendus, puis se sont répandus dans les toits suspendus de grande portée.

Le développement des structures à haubans modernes a commencé à la fin du 19ème siècle. Lors de la construction de l'exposition de Nijni Novgorod en 1896, l'ingénieur russe V.G. Shukhov a été le premier à utiliser une structure métallique travaillant dans l'espace, où le travail d'éléments rigides pour le pliage a été remplacé par le travail de câbles flexibles en tension.

1 couverture suspendue

Les couvertures suspendues sont utilisées sur les bâtiments de presque toutes les configurations de plans. L'aspect architectural des structures à toits suspendus est varié. Pour suspendre les couvertures, on utilise des fils, des fibres, des tiges en acier, en verre, en plastique et en bois. Depuis le début du siècle, plus de 120 bâtiments aux toits suspendus ont été construits dans notre pays. La science domestique a créé une théorie pour calculer les systèmes et les structures suspendus à l'aide d'un ordinateur.

Actuellement, il existe des revêtements d'une portée d'environ 500 m. Dans les revêtements suspendus, environ 5 à 6 kg d'acier par m sont consommés sur les éléments porteurs (câbles) 2zone de chevauchement. Les structures à haubans ont un haut degré de préparation et leur installation est simple.

La stabilité de la couverture suspendue est assurée par la stabilisation (pré-tension) des câbles souples (câbles). La stabilisation des câbles peut être obtenue en chargeant dans des systèmes à courroie unique, en créant des systèmes à deux courroies (fermes de câbles) et en auto-tendant les câbles avec des systèmes croisés (mailles de câbles). Selon la manière dont les différents câbles sont stabilisés, différentes dalles pour les structures suspendues peuvent être créées (Fig. 30, 1).

Les revêtements suspendus à simple courbure sont des systèmes de câbles simples et des systèmes à haubans à deux courroies. Un système de cordes à simple (Fig. 30, 1, a) est une structure de support du revêtement, constituée d'éléments parallèles (cordes) formant une surface concave.

Des dalles de béton préfabriquées sont utilisées pour stabiliser les câbles de ce système. Dans le cas de cordes monolithiques dans la structure du revêtement, une coque suspendue est obtenue. L'amplitude des efforts de traction dans les câbles dépend de leur affaissement au milieu de la travée. la valeur d'affaissement optimale est de 1/15-1/20 de la portée. Des revêtements à haubans avec des câbles simples parallèles sont utilisés pour les bâtiments rectangulaires. En plaçant les points de suspension des câbles au contour du support à différents niveaux ou en leur donnant des flèches d'affaissement différentes, il est possible de réaliser un revêtement avec une courbure dans le sens longitudinal, qui permettra un drainage externe du revêtement. Un système à haubans à deux courroies, ou une poutre de câble, se compose de câbles porteurs et stabilisateurs avec différentes courbures. Les revêtements sur eux peuvent avoir une petite masse (40-60 kg / m 2). Les câbles de support et de stabilisation sont reliés par des tiges section ronde ou passe-câbles. L'avantage des systèmes haubanés à deux courroies avec des connexions diagonales est qu'ils sont très fiables sous des influences dynamiques et ont une faible déformabilité. La taille optimale de l'affaissement (ascenseur) des ceintures de treillis de câbles pour la ceinture supérieure est de 1 / 17-1 / 20, pour la ceinture inférieure est de 1 / 20-1 / 25 de la portée (Fig. 30, Fig. 1, c). En figue. 31 montre des exemples de revêtements à haubans à simple courbure. Les revêtements haubanés à double courbure peuvent être représentés par un système de câbles simples et des systèmes à deux courroies, ainsi que des systèmes croisés (filet de câbles). Les revêtements, utilisant des systèmes de câbles simples, sont le plus souvent réalisés dans des locaux à plan arrondi et placement radial des câbles. Les câbles sont attachés avec une extrémité à l'anneau de support comprimé et l'autre à l'anneau central étiré (Fig. 30, Fig. 1, b). Possibilité d'installation au centre du support. Les systèmes à deux courroies sont adoptés de la même manière que les chevauchements à simple courbure.

Riz. 31 Exemples de revêtements haubanés à simple courbure

Dans les revêtements à plan rond, les variantes suivantes de la position relative des câbles de support et de stabilisation sont possibles : les câbles divergent ou convergent de l'anneau central vers celui de support, les câbles se coupent, divergent au centre et à la périmètre de la couverture (Fig. 30). Le système croisé (grille métallique) est formé de deux familles croisées de fils parallèles (support et stabilisation). Dans ce cas, la surface du revêtement a une forme de selle (Fig. 30, Fig. 1, d). L'effort de précontrainte dans les câbles de stabilisation est transmis aux câbles porteurs sous forme d'efforts concentrés appliqués aux nœuds d'intersection. l'utilisation de systèmes croisés permet d'obtenir diverses formes de revêtements haubanés. pour les systèmes à haubans croisés, la flèche de levage optimale des câbles de stabilisation est de 1 / 12-1 / 15 de la portée et l'affaissement des câbles de support est de 1 / 25-1 / 75 de la portée. la mise en place de tels revêtements est laborieuse. Il a été utilisé pour la première fois par Matthew Novitzky en 1950 ( Caroline du Nord). Le système en croix permet l'utilisation de couvertures légères sous forme de dalles préfabriquées en béton léger ou en béton armé.

En figue. 31 et 32 ​​montrent des exemples de revêtements à haubans à simple et double courbure. La forme de la couverture haubanée et le contour du plan de la structure à revêtir déterminent la géométrie du contour porteur de la couverture et, par conséquent, la forme des structures porteuses (support). Ces structures sont des charpentes planes ou spatiales (acier ou béton armé) avec des poteaux de hauteur constante ou variable. les éléments de la structure porteuse sont des poutres, des entretoises, des entretoises, des haubans et des fondations. les structures porteuses doivent assurer la mise en place de l'ancrage des câbles (câbles), le transfert des réactions des efforts dans les câbles à la base de la structure et la création d'un contour de support rigide du revêtement pour limiter les déformations de la système à haubans.

Dans les chaussées rectangulaires ou carrées, les câbles (fermes de câbles) sont généralement parallèles les uns aux autres. Le transfert de poussée peut s'effectuer de plusieurs manières :

Par des poutres rigides situées dans un revêtement plat sur des diaphragmes d'extrémité (murs pleins ou contreforts) ; les entretoises intermédiaires ne perçoivent qu'une partie des composantes verticales des efforts dans les câbles (Fig. 33, c);

Transfert de poussée aux cadres situés dans le plan des câbles, avec transfert des efforts de poussée directement aux cadres ou contreforts rigides, constitués de tiges tendues ou comprimées (entretoises, entretoises). Les forces de traction importantes apparaissant dans les entretoises des contreforts du cadre sont perçues à l'aide de dispositifs d'ancrage spéciaux dans le sol sous la forme de fondations massives ou d'ancrages coniques (creux ou pleins) en béton armé (Fig. 33, b);

La transmission de la poussée par des guides-câbles est le moyen de perception de la poussée le plus économique ; les haubans peuvent être attachés à des poteaux et des fondations d'ancrage indépendants, ou ils peuvent être combinés par plusieurs haubans pour un poteau ou un dispositif d'ancrage (Fig. 33, a).

Dans les toits circulaires, les cordes ou les treillis de câbles sont disposés radialement. Lorsqu'une charge uniformément répartie est appliquée au revêtement, les forces dans tous les câbles sont les mêmes et la bague de support externe est uniformément comprimée. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de fondations d'ancrage. Si la charge est inégale, des moments de flexion peuvent se produire dans l'anneau de support, ce qui doit être pris en compte et des moments excessifs doivent être évités.

Pour les revêtements circulaires, trois options principales pour les structures de support sont utilisées :

Avec le transfert de la poussée à l'anneau de support extérieur horizontal (Fig. 33, d);

Avec le transfert des forces dans les câbles vers la bague extérieure inclinée (Fig. 33, e);

Avec le transfert de la poussée aux arcs de contour inclinés, pris en charge

sur une rangée de crémaillères qui perçoivent les forces verticales du revêtement (Fig. 33, f, g).

Pour percevoir les efforts dans les voûtes, leurs talons sont appuyés sur des fondations massives, ou noués avec des bouffées. La théorie du calcul des fermes à partir de cordes est maintenant assez développée, il existe des formules de travail et des programmes informatiques.

2 Structures suspendues à haubans

Contrairement à d'autres types de toits suspendus, dans les toits suspendus, les câbles porteurs sont situés au-dessus de la surface du toit.

Le système porteur des couvertures suspendues est constitué de câbles à suspensions verticales ou inclinées, qui portent soit des faisceaux lumineux, soit recouvrent directement des dalles.

Les câbles sont fixés sur des racks, contreventés dans le sens longitudinal et transversal.

Les planchers suspendus peuvent avoir n'importe quelle forme géométrique et sont faits de n'importe quel matériau.

Dans les structures suspendues à haubans, les crémaillères peuvent être disposées sur une, deux ou plusieurs rangées dans le sens longitudinal ou transversal (Fig. 34).

Lors de l'installation de structures suspendues à haubans, au lieu d'entretoises, des surplombs en porte-à-faux des revêtements peuvent être utilisés pour équilibrer la tension dans les câbles.

Plusieurs exemples de construction pratique.

La couverture suspendue avec un toit en plastique transparent a été construite pour la première fois en 1949 au-dessus d'une gare routière à Milan (Italie). La couverture inclinée par le système de câble est suspendue aux crémaillères inclinées. L'équilibre est atteint par des accolades spéciales fixées aux bords de la chaussée.

Toit suspendu au-dessus du stade olympique de Squawwelli (USA). Le stade peut accueillir 8 000 spectateurs. Ses dimensions en plan 94,82 × 70,80 m) la couverture suspendue est représentée par huit paires de poutres en caisson inclinées de section variable supportées par des câbles. Les câbles reposent sur 2 rangées de racks, installés tous les 10,11 m. Des poutres sont posées le long des poutres et le long d'elles se trouve une dalle en caisson d'une longueur de 3,8 m. Les câbles de support - câbles ont un diamètre de 57 mm. Dans la conception des structures suspendues, les questions essentielles sont la protection des suspensions contre la corrosion sur en plein air et la solution des nœuds pour le passage des cintres à travers le toit. Pour cela, il est conseillé d'utiliser des câbles galvanisés à profil fermé ou en acier profilé disponibles pour inspection périodique et peinture afin d'éviter la corrosion.

3 Gaines de câbles rigides et membranes

Un câble rigide est une série d'éléments de tige en métal façonné, reliés de manière pivotante les uns aux autres et formant un fil librement affaissé lors de la fixation des points extrêmes sur les supports. La connexion des câbles rigides entre eux et aux structures de support ne nécessite pas l'utilisation de dispositifs d'ancrage complexes et d'une main-d'œuvre hautement qualifiée.

Le principal avantage de ce revêtement est sa haute résistance aux effets d'aspiration et de flottement du vent (vibrations de flexion-torsion) sans l'installation de tirants spéciaux et de précontrainte. Ceci est obtenu grâce à l'utilisation de câbles rigides et à une augmentation de la charge constante sur le revêtement.

Les coques suspendues faites de divers matériaux de riz (acier, alliages d'aluminium, tissus synthétiques, etc.) sont communément appelées membranes. Les membranes peuvent être fabriquées en usine et livrées enroulées sur le chantier. Un élément structurel combine les fonctions d'appui et d'enceinte.

L'efficacité des revêtements à membrane augmente si une précontrainte est utilisée à la place des toits lourds et un poids spécial pour augmenter leur rigidité. La flèche d'affaissement des revêtements membranaires est prise 1 / 15-1 / 25 de la travée.

Le long du contour, la membrane est suspendue à un anneau de support en acier ou en béton armé.

La membrane est utilisée pour toute forme géométrique du plan. Pour les membranes sur un plan rectangulaire, une surface de revêtement cylindrique est utilisée, sur un plan rond - sphérique ou conique (la portée est limitée à 60 m).

4 Systèmes combinés

Lors de la conception de structures de grande portée, il existe des bâtiments dans lesquels il est conseillé d'utiliser une combinaison d'un élément structurel simple (par exemple, des poutres, des arcs, des dalles) avec un câble tendu. Certaines dalles de structures mixtes sont connues depuis longtemps. Ce sont des structures en treillis dans lesquelles la membrure-poutre travaille en compression, et une tige métallique ou un câble perçoit des forces de traction. Dans les ouvrages plus complexes, il est devenu possible de simplifier le schéma structurel et, de ce fait, d'obtenir un effet économique par rapport aux ouvrages traditionnels de grande portée. La ferme à arcades a été utilisée dans la construction du Palais des jeux sportifs du Zénith à Leningrad. le bâtiment est de plan rectangulaire, dimensions 72 × 126 m. la charpente porteuse de cette salle est conçue sous la forme de dix cadres transversaux au pas de 12 m et de deux murs d'extrémité à pans de bois. chacune des charpentes a été réalisée sous la forme d'un bloc de deux poteaux-filets inclinés en V, de quatre tirants de poteaux et de deux fermes à haubans en arc. la largeur de chaque bloc est de 6 m.Les poteaux-filets en béton armé sont pincés dans la semelle et viennent s'articuler autour de l'arc-haubanage. Les colonnes de hauban en haut et en bas sont articulées. l'équilibrage des forces de poussée se produit principalement dans le couvercle lui-même. De cette façon, ce système se compare avantageusement aux structures purement haubanées, qui sur un plan rectangulaire nécessitent la mise en place d'entretoises, de contreforts ou d'autres dispositifs spéciaux. La précontrainte des câbles permettra une réduction significative des moments dans l'arc qui se produisent sous certains types de charges.

La section de l'arc en acier est une poutre en I, de 900 mm de haut. Les câbles sont constitués de cordes fermées avec des ancrages liquides.

Une dalle en béton armé, renforcée de fermes, a été utilisée pour couvrir neuf sections aux dimensions du plan 12 × 12 m grand magasin à Kiev. La ceinture supérieure de chaque cellule du système est composée de neuf plaques de taille 4 × 4 m. la membrure inférieure est constituée de barres d'armature croisées. Ces tiges sont articulées sur les bords diagonaux des dalles d'angle, ce qui permet de fermer les forces du système à l'intérieur, en transférant uniquement la charge verticale à la colonne.

5 Eléments structurels et détails des revêtements haubanés

Câbles métalliques (cordes). le principal matériau structurel des revêtements à haubans - ils sont constitués de fil d'acier étiré à froid d'un diamètre de 0,5 à 6 mm, avec une résistance à la traction allant jusqu'à 220 kg / mm 2... Il existe plusieurs types de cordes :

Câbles en spirale (Fig. 35, 1, a), constitués d'un fil central, sur lequel plusieurs rangées de fils ronds sont enroulées en spirale successivement dans les directions gauche et droite ;

Câbles multibrins (Fig. 35, Fig. 1, b), constitués d'une âme (corde de chanvre ou toron), sur laquelle les torons sont enroulés avec une torsion unilatérale ou croisée (les torons peuvent avoir une disposition en spirale) dans ce cas, le câble sera dit spiralé ;

Câbles fermés ou semi-fermés (Fig. 35, Fig. 1, c, d), constitués d'une âme (par exemple, sous la forme d'un câble en spirale), autour de laquelle sont enroulées des rangées de fils à section bouclée, assurant leur étanchéité ajustement (avec une solution semi-fermée, le câble a une rangée enroulée de fils ronds et bouclés);

Câbles (faisceaux) de fils parallèles (Fig. 35, Fig. 1, e), ayant une section transversale rectangulaire ou polygonale et interconnectés à certaines distances ou enfermés dans une gaine commune;

Les câbles à ruban plat (Fig. 35, Fig. 1, e), constitués d'une rangée de câbles torsadés (généralement à quatre brins) avec une torsion alternative à droite ou à gauche, reliés par un simple ou double perçage avec du fil ou des brins de fil mince, nécessitent des protection contre la corrosion. Les méthodes suivantes de protection anti-corrosion des câbles sont possibles : galvanisation, revêtements de peinture et vernis ou lubrifiants, revêtement avec une gaine en plastique, revêtement avec une gaine en acier de riz avec injection de bitume ou de mortier de ciment dans la gaine, revêtement en béton.

Les extrémités des câbles doivent être réalisées de manière à garantir que la résistance de l'extrémité n'est pas inférieure à la résistance du câble et au transfert des forces du câble vers d'autres éléments structurels. Le type traditionnel de fixation d'extrémité des câbles est une boucle avec une tresse (Fig. 35, Fig. 2, a), lorsque l'extrémité du câble se déplie en torons qui sont tissés dans le câble. pour assurer un transfert de force uniforme dans la connexion, une cosse est insérée dans la boucle. sur toute la longueur des câbles, ils sont également épissés avec une tresse, sauf pour les connexions fermées. Au lieu de tresses pour la fixation et l'épissage des câbles, des connexions à pince sont souvent utilisées :

Enfoncement dans les deux branches du câble avec fixation en boucle dans un raccord ovale en métal léger, dont les dimensions internes correspondent au diamètre du câble (Fig. 35, Fig. 2, b);

Connexions à vis, lorsque l'extrémité du câble est démontée en torons, qui sont posés autour de la tige avec un filetage, puis enfoncés dans un manchon en métal léger (Fig. 35, Fig. 2, c);

Fixation au moyen de colliers (Fig. 35, Fig. 2, e, j), qui ne sont pas recommandés pour les câbles sollicités des revêtements à haubans, car ils s'affaiblissent avec le temps ;

Fixation des cordes avec un remplissage métallique (Fig. 35, Fig. 2, f, g), lorsque l'extrémité de la corde est déroulée, nettoyée, dégraissée et placée dans la cavité intérieure conique d'un embout de manchon spécial, puis le manchon est coulé avec du plomb fondu ou un alliage plomb-zinc (le coulage avec du béton est possible);

Fixation par coin des câbles, rarement utilisée dans la construction ;

Tendeurs (Fig. 35, Fig. 2, d), utilisés pour régler la longueur des câbles lors de l'installation et leur pré-tension. Des unités d'ancrage sont utilisées pour absorber les forces dans les câbles et les transférer aux structures de support. dans les toitures à haubans précontraints, ils sont également utilisés pour la précontrainte des câbles. Sur la figure E 35, la fig. 2, et montre l'ancrage d'un câble radial d'un haubanage circulaire dans un anneau de support comprimé. Afin d'assurer la libre circulation du câble lorsque l'angle de son inclinaison change, des manchons coniques remplis de bitume sont disposés dans la bague de support et la coque d'enrobage attenante. la bague de support rigide et la coque souple sont séparées par un joint de dilatation.

Les couvertures et toitures, selon le type de système à haubans, utilisent une construction lourde ou légère de la couverture.

Les chaussées lourdes sont en béton armé. leur masse atteint 170-200 kg / m 2, pour revêtements préfabriqués, plats ou dalles nervurées contour rectangulaire ou trapézoïdal. les dalles préfabriquées sont généralement suspendues entre les câbles et les joints entre les dalles sont monolithiques.

Revêtements légers pesant 40-60 kg / m 2Ils sont généralement constitués de figues profilées en acier ou en aluminium de grande taille, qui servent simultanément d'éléments porteurs de la clôture et du toit, s'il n'y a pas d'isolation thermique ou s'ils sont fixés par le bas. lors de la pose d'une isolation thermique sur le dessus de la figure o, une couverture de toit supplémentaire est nécessaire. Il est conseillé de réaliser des revêtements légers à partir de panneaux métalliques légers avec le placement d'isolant à l'intérieur des panneaux.

6. Revêtements convertibles et pneumatiques

1 Revêtements transformables

Les revêtements transformables sont des revêtements qui peuvent être facilement assemblés, transportés vers un nouvel emplacement et même un remplacement complet de la structure par une nouvelle solution constructive.

Les raisons du développement de telles structures dans l'architecture des bâtiments publics modernes sont multiples. Il s'agit notamment de : l'obsolescence rapide des fonctions des ouvrages, l'émergence de nouveaux matériaux de construction légers et durables, la tendance des hommes à se rapprocher de l'environnement, l'insertion judicieuse des ouvrages dans le paysage et, enfin, le nombre croissant de bâtiments temporaires ou le séjour irrégulier des personnes qui s'y trouvent.

Afin de créer des structures légères et pliables, il a fallu tout d'abord abandonner les structures d'enceinte en béton armé, ciment armé, acier, bois et passer à des revêtements légers en toile et film, qui permettent de protéger les locaux des facteurs météorologiques (pluie, neige, soleil et vent), mais ne résolvant presque pas confortablement les tâches psychologiques: fiabilité de la protection contre les intempéries, durabilité, fonction d'isolation thermique, etc. les fonctions porteuses des structures transformables sont assurées par diverses méthodes . En conséquence, ils peuvent être divisés en trois groupes principaux : les revêtements thermiques, les structures pneumatiques et les systèmes rigides transformables.

2 Auvent et structures pneumatiques

Les structures pneumatiques des auvents sont essentiellement des revêtements membranaires, mais les fonctions d'enveloppe sont assurées par des matériaux en tissu et en film, les fonctions de support sont complétées par des systèmes de câbles et de mâts, ou par des structures à châssis rigides. Dans les structures pneumatiques, la fonction porteuse est assurée par de l'air ou d'autres gaz légers. les structures pneumatiques et les auvents appartiennent à la classe des coques souples et peuvent prendre n'importe quelle forme. leur caractéristique est la capacité de percevoir uniquement les forces de traction. Pour renforcer les coques souples, des câbles en acier sont utilisés, qui sont fabriqués à partir de nuances d'acier résistant à la corrosion ou d'acier ordinaire avec revêtement polymère... Des câbles très prometteurs en matière synthétique et fibres naturelles.

Selon les matériaux utilisés, les coques souples peuvent être divisées en deux types principaux :

Coquilles isotropes (à partir de figues et de feuilles métalliques, à partir de films et de plastiques ou de caoutchoucs de figues, à partir de matériaux fibreux non orientés);

Coquilles anisotropes (à partir de tissus et films renforcés, à partir de filets de fil et de corde remplis de films ou de tissus).

De par leur conception, les coquilles molles ont les variétés suivantes :

Structures pneumatiques - coques souples fermées stabilisées par une pression d'air excessive (elles sont à leur tour subdivisées en structures pneumatiques, panneaux pneumatiques et structures pneumatiques);

Couvertures de stores, dont la stabilité de forme est assurée par le choix approprié de la courbure de la surface (il n'y a pas de câbles porteurs) ;

Les stores haubanés se présentent sous la forme de coques souples à simple et double courbure, renforcées sur toute la surface et le long des bords par un système de câbles (câbles) coopérant avec la coque du store ;

Les revêtements à haubans ont la structure de support principale sous la forme d'un système de câbles (câbles) avec un remplissage de riz, de tissu ou de film des cellules de treillis de câble, qui ne perçoit que les forces locales et remplit principalement la fonction d'une clôture.

Les structures pneumatiques sont apparues en 1946. Les structures pneumatiques sont des coques molles dont la précontrainte est obtenue grâce à l'air injecté dans celles-ci. Les matériaux qui les composent sont des tissus hermétiques et des films renforcés. Ils ont une résistance à la traction élevée, mais sont incapables de résister à tout type de contrainte. L'utilisation la plus complète des propriétés structurelles du matériau conduit à la formation de diverses formes, mais toutes les formes doivent être soumises à certaines lois. Des structures pneumatiques mal conçues révéleront l'erreur de l'architecte par la formation de fissures et de plis qui déforment la forme, ou une perte de stabilité.

Par conséquent, lors de la création de formes de structures pneumatiques, il est très important de rester dans certaines limites, au-delà desquelles la nature même des coques molles, sollicitées par la pression d'air interne, ne le permet pas.

Dans différents pays, y compris dans notre pays, des dizaines de structures pneumatiques à des fins diverses ont été érigées. Dans l'industrie, ils sont utilisés pour divers types d'installations de stockage, dans l'agriculture, des fermes d'élevage sont érigées, dans la construction civile, ils sont utilisés pour des locaux temporaires : salles d'exposition, commerces et divertissements, installations sportives.

Les structures pneumatiques sont classées en pneumatiques, pneumatiques et combinées. Les structures pneumatiques à air sont des systèmes dans lesquels une surpression d'air est créée en millièmes d'atmosphère. Cette pression n'est pratiquement pas ressentie par l'homme et est maintenue à l'aide de ventilateurs ou de soufflantes basse pression. Un bâtiment gonflable se compose des éléments structurels suivants : une coque souple en tissu ou en plastique, des dispositifs d'ancrage pour l'alimentation en air et le maintien d'une différence de pression constante. L'étanchéité à l'air de la structure est assurée par l'étanchéité à l'air du matériau de la coque et par une interface étanche avec la base. L'écluse d'entrée a deux portes s'ouvrant alternativement, ce qui réduit la consommation d'air pendant le fonctionnement de la coque. La base de la structure de support d'air est un tuyau de contour en matériau souple, rempli d'eau ou de sable, qui est situé directement sur la plate-forme nivelée. Dans les structures plus permanentes, une base en béton solide est réalisée, sur laquelle la coque est renforcée. Les options de fixation de la coque à la base sont variées.

La forme la plus simple de structures pneumatiques est un dôme sphérique, dans lequel les contraintes de la pression d'air interne sont les mêmes en tous points. Les coques cylindriques à extrémités sphériques et les coques toroïdales sont largement utilisées. Les formes des coques à air sont déterminées par leur plan. Les dimensions des structures pneumatiques sont limitées par la résistance des matériaux.

Pour les renforcer, un système de cordes ou de filets de déchargement est utilisé, ainsi que des entretoises internes. Les structures aéroportées comprennent les structures pneumatiques dans lesquelles une surpression d'air est créée dans les cavités scellées des éléments de support des cadres pneumatiques. les cadres pneumatiques peuvent se présenter sous forme d'arcs ou de cadres, constitués d'éléments curvilignes ou rectilignes.

Les structures dont la charpente sont des arcs ou des cadres, sont recouvertes d'un auvent ou reliées par des inserts d'auvent. si nécessaire, la structure est stabilisée à l'aide de cordages ou de cordages. la faible capacité portante de la cage pneumo conduit parfois à la nécessité de disposer des arcs pneumatiques proches les uns des autres. en même temps, la structure acquiert une nouvelle qualité, qui peut être considérée comme un type spécial de structures aéroportées - les panneaux pneumatiques. Leur avantage est la combinaison des fonctions de roulement et d'enveloppe, des performances thermiques élevées, une stabilité accrue. Un autre type est un revêtement de lentille pneumatique formé de deux coques, et de l'air sous pression est fourni à l'espace entre elles. On ne peut que mentionner les coques en béton armé érigées à l'aide de coques pneumatiques. A cet effet, un mélange de béton frais est déposé sur une cage d'armature située au sol le long de la membrane d'un tubage pneumatique. Le béton est recouvert d'une couche de film et de l'air est fourni au tubage pneumatique, posé sur le sol, et avec le béton, il monte jusqu'à la position de conception, où le béton gagne en résistance. de cette manière, des bâtiments en forme de dôme, des coques peu profondes avec un contour plat et d'autres formes de couvertures peuvent être formés.

Systèmes rigides transformables. lors de la conception des bâtiments publics, il devient parfois nécessaire de prévoir le coulissement du couvercle et sa fermeture en cas d'intempéries. La première de ces structures était une couverture en dôme au-dessus d'un stade à Pittsburgh (États-Unis). les portes du dôme, coulissant le long des guides, ont été déplacées à l'aide de moteurs électriques pour deux portes fixées rigidement dans un anneau en béton armé et en porte-à-faux sur le stade à l'aide d'une forme triangulaire spéciale. L'Institut d'architecture de Moscou a développé plusieurs options de revêtements transformables, notamment un couvre-joint pliant au format 12 × 12 m et une hauteur de 0,6 m à partir de tuyaux en acier de profil rectangulaire. La structure transversale pliable se compose de fermes en treillis plats mutuellement perpendiculaires. Les fermes d'une direction sont de type rigide bout à bout, les fermes de l'autre direction sont constituées de maillons situés dans l'intervalle entre les fermes rigides.

Des structures spatiales de toit en treillis coulissant sont également en cours de développement à l'institut. Taille 15 × 15 m, 2 m de haut, conçu sous la forme de deux dalles soutenues aux angles. Le treillis coulissant est réalisé sous la forme d'un système d'entretoises, constitué de barres se coupant par paires d'un profil d'angle, reliées de manière pivotante aux points d'intersection des parties nodales, joignant de manière articulée les extrémités des accolades. Une fois pliée pour le transport, la structure a des dimensions de 1,4 × 1,4 × 2,9 m et un poids de 2,0 tonnes.En même temps, son volume est 80 fois inférieur à celui de conception.

Éléments de structures pneumatiques. Les structures porteuses d'air comprennent, en tant que de besoin, des éléments structurels : la coque elle-même, les dispositifs d'ancrage pour la fixation de la structure au sol, la fixation de la coque elle-même à la base, les sas d'entrée et de sortie, les systèmes de maintien de surpression d'air, les systèmes de ventilation, d'éclairage, etc.

Les coquilles peuvent avoir une variété de formes. Des bandes individuelles du boîtier sont cousues ou collées ensemble. si nécessaire, avoir des connexions détachables utiliser des fermetures à glissière, des laçages, etc. Les dispositifs d'ancrage utilisés pour assurer l'équilibre du système peuvent se présenter sous la forme de poids de lestage (éléments en béton préfabriqués et monolithiques, sacs et conteneurs de lestage, tuyaux d'eau, etc.), d'ancrages (chevilles à vis d'un diamètre de 100 à 350 mm , entretoises et tirants d'ancrage , pieux et dalles d'ancrage) ou des structures fixes de la structure. La fixation de la coque à la base de la structure s'effectue soit à l'aide de pièces de serrage ou de boucles d'ancrage, soit de sacs de lestage et de cordages. une monture rigide est plus fiable, mais moins économique.

La pratique de l'utilisation de structures pneumatiques de type pneumatique. L'idée d'utiliser des « cylindres à air » pour couvrir les locaux a été avancée en 1917 par W. Lanchester. Pour la première fois, les structures pneumatiques ont été utilisées en 1945 par la société Bairdare (USA) pour couvrir une grande variété de structures (salles d'exposition, ateliers, greniers, entrepôts, piscines, serres, etc.). Les plus grandes coques hémisphériques de cette société avaient un diamètre de 50 à 60 m.Les premières structures pneumatiques se distinguaient par des formes dictées non pas par les exigences d'expressivité architecturale, mais par des considérations de simplicité de découpe des panneaux. Depuis l'installation du premier dôme pneumatique, les structures pneumatiques se sont rapidement et largement répandues dans tous les pays du monde avec une industrie développée de la chimie des polymères.

Cependant, l'imagination créatrice des architectes qui se sont tournés vers les structures pneumatiques était à la recherche de nouvelles formes. en 1960, une exposition itinérante logée sous un caisson pneumatique fait le tour de plusieurs capitales sud-américaines. Il a été conçu par l'architecte Victor Landi, qui doit encore être considéré comme le découvreur de l'architecture pneumatique, puisqu'il a essayé d'aligner la forme non seulement avec la fonction de la structure, mais aussi avec le concept architectural général. En effet, le bâtiment avait une forme intéressante et spectaculaire et a attiré l'attention des visiteurs (Fig. 36). Longueur du bâtiment 92 m, largeur maximale 38 m, hauteur 16,3 m Superficie totale de chevauchement 2500 m2 .

Cette structure est également intéressante car la couverture est formée de deux coques en tissu. Pour les maintenir à une distance constante les uns des autres, une gradation de pression interne a été utilisée. chacune des coquilles a des sources d'injection indépendantes. l'espace entre la virole externe et la virole interne est divisé en huit compartiments afin d'assurer la portance de la virole en cas de rupture locale de la virole. l'entrefer entre les coques est une bonne isolation contre la surchauffe solaire, ce qui a permis d'éliminer le besoin d'unités de refroidissement. Des cadres rigides sont installés aux extrémités de la coque, dans lesquels sont montées des portes tournantes pour l'entrée des visiteurs. Les diaphragmes sont accolés aux auvents d'entrée en forme de fortes voûtes aériennes. Ces voûtes servent à accueillir deux diaphragmes flexibles temporaires qui forment un sas lorsque des objets exposés et des équipements encombrants sont introduits dans le pavillon.

La forme de la structure et l'utilisation d'enveloppes en tissu offrent de bonnes conditions acoustiques dans les amphithéâtres intérieurs. La masse totale de la structure, y compris toutes les pièces métalliques (portes, ventilateurs, attaches, etc.), est de 28 tonnes. pendant le transport, le bâtiment occupe un volume de 875 m 3et tient dans un wagon de chemin de fer. Il faut 3 à 4 jours ouvrables pour ériger la structure avec le nombre de travailleurs 12. Toute l'installation est effectuée au sol sans l'utilisation d'équipement de grue. La coque se remplit d'air en 30 minutes et est conçue pour résister à des charges de vent allant jusqu'à 113 km/h. l'auteur du projet de pavillon est l'architecte V. Landi.

La station de radio spatiale de Reisting (Allemagne), construite selon le projet de l'ingénieur U. Baird (USA) en 1964, a une coque souple d'un diamètre de 48 m, constituée d'un tissu Dacron à deux couches avec un enduit Hypalon. Les tissus en couches sont situés à un angle de 45 degrés les uns par rapport aux autres,

Ce qui donne à la coque une certaine rigidité au cisaillement. La pression interne dans la coque peut être comprise entre 37 et 150 mm de colonne d'eau (Fig. 36). Le pavillon d'exposition Fuji à l'exposition universelle d'Osaka (1970) a été conçu par l'architecte Murat et est un exemple de solution de construction utilisant des solutions techniques progressives. La couverture du pavillon se compose de 16 arches d'air d'un diamètre de 4 m et d'une longueur de 72 m chacune, reliées les unes aux autres à des intervalles de 5,0 m. Leur surface extérieure est recouverte de caoutchouc néoprène. Pression excessive dans les manches arquées - 0,08-0,25 atm. entre chacune des deux arches, deux câbles d'acier tendus sont posés pour stabiliser l'ensemble de la structure (Fig. 37).

L'architecte W. Lundy et l'ingénieur Byrd ont conçu plusieurs dômes pneumatiques pour l'Exposition universelle de New York de 1964 pour abriter des restaurants. les dômes étaient disposés en forme de pyramides ou de sphères. les coques faites de films de couleurs vives avaient un look incroyablement élégant.

Le revêtement du théâtre d'été de Boston (USA), réalisé par l'ingénieur W. Brand en 1959, est une coque circulaire en forme de disque d'un diamètre de 43,5 m et d'une hauteur de 6 m au centre. . l'excès de pression d'air interne dans la coque est maintenu par deux ventilateurs fonctionnant en continu et correspond à une colonne d'eau de 25 mm. poids de la structure de la coque 1,22 kg / m 2... pour l'hiver, la couverture est enlevée.

Pavillon à l'exposition agricole de Lausanne (Suisse). L'auteur du projet est F. Otto (Stuttgart), firme "Stromeyer" (Allemagne). Le revêtement en forme de « voiles » de forme parabolique hyperbolique est une coque constituée d'un film de polychlorure de vinyle renforcé, renforcé par un système de câbles croisés précontraints, qui sont fixés sur des ancres et des mâts en acier de 16,5 m de haut. Portée 25 m (Fig. 38, a). Auditorium ouvert à l'Exposition agricole de Markkleeberg (RDA). Auteurs : Association "Devag", Bauer (Leipzig), Ruehle (Dresde). Un revêtement plié sous la forme d'un système de câbles métalliques précontraints d'un diamètre de 8, 10 et 15 mm, une gaine tendue entre eux. Le couvercle est suspendu à 16 entretoises flexibles en acier et contreventé à 16 boulons d'ancrage. La couverture est conçue comme une structure haubanée pour une pression de vent et une pente égale à 60 kg/m 2(Fig. 38) l'histoire du développement séculaire de l'art mondial de la construction témoigne du grand rôle que jouent les structures spatiales dans les bâtiments publics. dans de nombreuses œuvres architecturales exceptionnelles, les structures spatiales font partie intégrante, s'intègrent organiquement dans un seul tout. Les efforts des scientifiques, des concepteurs et des constructeurs devraient viser à créer de telles structures qui ouvriraient de larges possibilités pour diverses organisations fonctionnelles des bâtiments, à améliorer les solutions de conception non seulement du côté de l'ingénierie, mais également en termes d'amélioration de leurs qualités architecturales et artistiques. . L'ensemble du problème doit être résolu de manière globale, en commençant par l'étude des propriétés physiques et mécaniques des nouveaux matériaux et en terminant par les problèmes de composition intérieure. Cela permettra aux architectes et aux ingénieurs de trouver une solution Tâche principale- la construction de masse de bâtiments et de structures publics fonctionnellement et constructivement justifiés, économiques et architecturaux expressifs à des fins diverses, dignes de l'ère moderne.

Livres d'occasion

1.Bâtiments avec des structures de grande portée - A.V. Demina

.Structures de grande portée de revêtements de bâtiments publics et industriels - Zverev A.N.

Ressources Internet :

.# "justifier">. # "justifier">. # "justifier">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm - bibliothèque électronique.

Tutorat

Besoin d'aide pour explorer un sujet ?

Nos experts vous conseilleront ou fourniront des services de tutorat sur des sujets qui vous intéressent.
Envoyer une demande avec l'indication du sujet en ce moment pour se renseigner sur la possibilité d'obtenir une consultation.

Les solutions structurelles pour les revêtements métalliques des bâtiments de grande envergure peuvent être des poutres, des arcs, des espaces, des octets suspendus, des membranes, etc. Étant donné que dans de telles structures, la charge principale est son propre poids, il faut s'efforcer de la réduire, ce qui est obtenu en utilisant aciers à haute résistance et alliages d'aluminium.

Des systèmes de poutres (généralement des fermes) sont inclus dans les cadres transversaux, ce qui améliore le schéma de travail statique. Pour des portées supérieures à 60-80 m, il est conseillé d'utiliser des couvertures cintrées (Fig. 1). Il est conseillé de concevoir de tels revêtements pour de grandes portées comme précontraints. Dans le toit voûté illustré à la Fig. 2, la membrure supérieure est rigidifiée, tandis que la membrure inférieure et la grille en arc sont constituées de câbles. Après l'installation de l'arc, les nœuds de support sont forcés vers l'extérieur, ce qui provoque un étirement préliminaire de la membrure inférieure et des croisillons de l'arc.

Image 1. 1 - arc; 2 - serrage; 3 - support de charnière fixe; 4 - support de charnière mobile

Figure 2.1 - câble; 2 - ceinture dure

Les structures de toit en treillis spatial peuvent être plates à deux couches (à deux mailles) et à une seule couche curviligne (à une seule maille) ou à deux couches. Dans les structures à deux mailles, deux surfaces de mailles parallèles sont interconnectées par des liaisons en treillis.

Les systèmes de maille d'une structure régulière sont appelés structurels et sont généralement utilisés sous la forme de revêtements plats. Ils représentent différents systèmes de fermes transversales (fig. 3). Les dalles planes structurelles, du fait de leur grande rigidité spatiale, ont une faible hauteur (1/16-1/20 de la portée), elles peuvent couvrir de grandes portées. Grâce aux porte-à-faux en porte-à-faux derrière la ligne de supports, les moments de flexion et le poids du revêtement sont réduits.

Figure 3. 1,2 - filets de taille supérieure et inférieure; 3 - accolades; 4 - tétraèdre; 5 - octaèdre; 6 - le capital de soutien

Les revêtements spatiaux curvilignes ont, en règle générale, une surface cylindrique ou bombée.

Les revêtements cylindriques peuvent être à simple ou double maille (structures courbes). Dans le sens transversal, ils agissent comme une voûte dont la poussée est perçue par des murs ou des tirants.

Les revêtements de dôme peuvent avoir un schéma structurel nervuré (ou en anneau nervuré) (Fig. 4a) ou en treillis (Fig. 4b). Dans les dômes nervurés, les nervures situées radialement sont interconnectées par des poutres circulaires. Si ces dernières forment un seul système spatial rigide avec les nervures, les poutres annulaires fonctionnent non seulement pour la flexion locale, mais dans le cadre du système de dôme, elles perçoivent également des forces de compression ou de traction annulaires. Dans les dômes maillés, en plus des nervures et des éléments annulaires, des contreventements sont inclus dans la structure, ce qui crée des conditions dans lesquelles les tiges ne fonctionnent que pour les forces axiales.

Figure 4. a - nervuré; b - maille

Les toits suspendus se composent d'un contour de support et d'éléments porteurs de base sous forme de câbles ou de tôles d'acier minces tendues. Les principaux éléments du revêtement travaillant sous tension, leur capacité portante est déterminée par la résistance (et non par la résistance), ce qui permet d'utiliser efficacement des câbles ou des tôles d'acier à haute résistance. De tels revêtements sont très économiques, mais leur déformabilité accrue limite leur utilisation pour les revêtements de bâtiments industriels. De plus, compte tenu du grand écartement de tels systèmes, il est conseillé de prendre la forme en termes de rond, d'ovale ou de polygone, ce qui permet de mieux percevoir l'écartement. Par conséquent, ils sont principalement utilisés pour couvrir les bâtiments sportifs, les halles, les pavillons d'exposition, les entrepôts, les garages et autres bâtiments à grandes allées.

La structure des revêtements suspendus haubanés comprend des câbles souples (câbles d'acier ou barres d'armature), situés dans le sens radial (Fig. 5a), dans des directions orthogonales (Fig. 5b) ou parallèles entre eux dans le même sens (Fig. 6). Les contours de support fermés curvilignes fonctionnent principalement en compression, et l'anneau central en tension. Dans ces cas, seuls les efforts verticaux sont transmis à la structure porteuse (murs, poteaux, cadres). A l'inverse, en circuits ouverts, la poussée est transférée aux structures porteuses du bâtiment, ce qui nécessite la mise en place de fondations d'ancrage qui fonctionnent pour l'arrachement, ou de murs à contreforts, etc. Des dalles de béton armé léger ou métalliques avec isolation polymère, trois couches, etc...

Figure 5. a - disposition radiale des câbles ; b - orthogonal; 1 - câbles; 2 - contour de référence; 3 - anneau central

Figure 6. 1,2 - câbles, respectivement, au milieu et à la fin; 3 - contour de référence; 4 - dalles en béton armé ; 5 - fondation d'ancrage

Les systèmes de couverture à haubans suspendus sont très divers. Souvent, un système à haubans de toit de tente est utilisé, dans lequel l'anneau central repose sur la colonne et s'élève à une marque plus élevée que le contour de support.

Un exemple d'un tel système est la couverture d'une flotte de bus à Kiev d'un diamètre de 161 m. Les systèmes décrits ci-dessus sont à courroie unique. En plus d'eux, des systèmes à deux courroies sont également utilisés (en particulier à des charges de vent élevées), dans lesquels la couverture est stabilisée à l'aide d'un contour de courbure inversé. Dans de tels systèmes, les câbles de support ont une courbure vers le bas et les câbles de stabilisation vers le haut. Les câbles de stabilisation avec le tablier installé dessus peuvent se trouver au-dessus des porteurs, ce qui provoque une compression des espaceurs (Fig. 7a). Lorsque les câbles de stabilisation sont situés sous les câbles porteurs, les liaisons entre eux seront tendues (Fig. 7b). Une troisième option est également possible, dans laquelle les câbles de support et de stabilisation se croisent, et les entretoises sont comprimées dans la partie médiane du revêtement et étirées à l'extrême (Fig. 7b).

Figure 7. 1 - câbles de stabilisation; 2 - étagères ; 3 - câbles porteurs

Les systèmes suspendus à feuilles minces - les revêtements membranaires - sont également largement utilisés dans les pratiques étrangères et nationales.

Ils représentent une structure spatiale d'une tôle mince (acier ou alliages d'aluminium) de plusieurs millimètres d'épaisseur, fixée le long du périmètre dans un contour de support. Leurs avantages résident dans la combinaison des fonctions de palier et de boîtier, ainsi que dans l'augmentation de la production industrielle. Dans certains cas, au lieu d'une membrane continue, le revêtement est formé de bandes d'acier minces séparées, non reliées les unes aux autres. Placés dans deux directions mutuellement perpendiculaires, les rubans peuvent être entrelacés, ce qui empêche le délaminage.

Un revêtement en membrane continue a été appliqué avec succès pour un stade universel sur Prospekt Mira à Moscou, dont les dimensions atteignent 183x224 m (Fig. 8).

Figure 8. Schéma structurel du revêtement du stade universel sur Prospekt Mira à Moscou (membrane d'acier de 5 mm d'épaisseur) : un plan; b - coupe longitudinale ; en - transversal

Le complexe sportif, construit à Bichkek, comprend une salle pour 3 000 spectateurs, dont la couverture est conçue sous la forme d'un système d'accrochage membrane-poutre précontrainte (Fig. 9). La charpente du bâtiment est constituée d'un bâtiment monolithique en béton armé en forme de fermes diagonales situées le long du périmètre avec des dimensions dans le plan 42,5x65,15 m.Le revêtement est constitué d'une membrane elle-même de 2 mm d'épaisseur, de poutres longitudinales et de poutres transversales - entretoises. L'isolation sous forme de nattes de laine minérale est suspendue à la membrane par le bas, le plafond est constitué d'éléments en aluminium embouti.

Les revêtements membranaires sont utilisés dans un certain nombre d'autres bâtiments de grande envergure. Ainsi, à Saint-Pétersbourg, une salle de sport universelle d'un diamètre de 160 m est recouverte d'une coque en membrane de 6 mm d'épaisseur. Des coques similaires recouvrent également une salle de sport universelle aux dimensions de 66x72 m pour 5 000 spectateurs à Izmailovo (Moscou), la construction de la piscine Pioneer aux dimensions de 30x63 m à Kharkov, etc.

Les voûtes de toit pliées sont une structure spatiale qui peut être en métal (acier, alliages d'aluminium), en béton armé, en plastique.

De tels revêtements en alliages d'aluminium sont particulièrement efficaces. L'élément structurel principal de ce dernier peut être une feuille en forme de losange (Fig. 10), pliée le long de la plus grande diagonale. L'accouplement des éléments rhomboïdaux peut être effectué à l'aide de charnières cylindriques ou de joints à brides rigides. Pour augmenter la rigidité spatiale du revêtement (notamment avec les joints articulés), il est nécessaire

prévoir l'installation de bouffées longitudinales le long des nœuds saillants de l'arc plié.

Graphique 9. 1 - charpente du bâtiment; 2 - système d'accrochage membrane-poutre

Figure 10.

Les structures de grande envergure jouent un rôle important dans l'architecture mondiale. Et cela s'est passé dans les temps anciens, quand, en fait, cette direction particulière de la conception architecturale est apparue.

L'idée et la mise en œuvre de projets de grande envergure sont inextricablement liées à l'aspiration principale non seulement du constructeur et de l'architecte, mais de toute l'humanité dans son ensemble - le désir de conquérir l'espace. C'est pourquoi, à partir de 125 après JC. J.-C., lorsque la première structure de grande portée connue de l'histoire est apparue, le Panthéon de Rome (diamètre de base - 43 m), et se terminant par les créations des architectes modernes, les structures de grande portée sont particulièrement populaires.

L'histoire des ouvrages de grande portée

Comme mentionné ci-dessus, le premier était le Panthéon de Rome, construit en 125 après JC. e. Plus tard, d'autres bâtiments magnifiques avec des éléments en forme de dôme de grande envergure sont apparus. Un exemple frappant peut être considéré comme le temple de Sainte-Sophie, construit à Constantinople en 537 après JC. e. Le diamètre du dôme est de 32 mètres, et il donne lui-même à l'ensemble de la structure non seulement une majesté, mais aussi une beauté étonnante, qui à ce jour est admirée par les touristes et les architectes.

À cette époque et plus tard, il était impossible de construire des structures légères en pierre. Par conséquent, les bâtiments en forme de dôme étaient caractérisés par une grande massivité et leur construction nécessitait de sérieuses dépenses en temps - jusqu'à cent ans ou plus.

Plus tard, des structures en bois ont commencé à être utilisées pour équiper les planchers de grandes portées. Ici, un exemple frappant est la réalisation de l'architecture russe - l'ancien Manezh à Moscou a été construit en 1812 et avait des travées en bois de 30 m de long dans sa structure.

Les XVIII-XIX siècles sont caractérisés par le développement de la métallurgie ferreuse, qui a donné des matériaux de construction nouveaux et plus solides - l'acier et la fonte. Cela a marqué l'apparition dans la seconde moitié du XIXe siècle de structures en acier de grande portée, largement utilisées dans l'architecture russe et mondiale.

Le matériau de construction suivant, qui a considérablement élargi les capacités des architectes, était les structures en béton armé. Grâce à l'émergence et à l'amélioration des structures en béton armé, l'architecture mondiale du XXe siècle s'est reconstituée avec des structures spatiales à parois minces. Parallèlement, dans la seconde moitié du XXe siècle, les couvertures suspendues, les tringles et les systèmes pneumatiques ont commencé à être largement utilisés.

Dans la seconde moitié du 20e siècle, le bois collé est également apparu. Le développement de cette technologie a permis de "redonner vie" à des structures en bois de grande portée, d'obtenir des indicateurs spéciaux de légèreté et d'apesanteur, de conquérir l'espace, sans compromis sur la résistance et la fiabilité.

Les structures de grande portée dans le monde moderne

Comme le montre l'histoire, la logique du développement des systèmes structuraux à grande portée visait à améliorer la qualité et la fiabilité de la construction, ainsi que la valeur architecturale du bâtiment. L'utilisation de ce type de structure a permis d'exploiter tout le potentiel des propriétés portantes du matériau, créant ainsi des sols légers, fiables et économiques. Tout cela est particulièrement important pour l'architecte moderne, lorsque la réduction de la masse des structures et des structures est devenue une priorité dans la construction moderne.

Mais que sont les structures de grande portée ? Ici, les avis des experts divergent. Il n'y a pas de définition unique. Selon l'une des versions, il s'agit de toute structure d'une portée supérieure à 36 m. Selon l'autre, les structures à revêtement sans support d'une longueur supérieure à 60 m, bien qu'elles soient déjà classées comme uniques. Ces derniers comprennent également des bâtiments d'une portée de plus de cent mètres.

Mais dans tous les cas, quelle que soit la définition, l'architecture moderne est sans ambiguïté dans la mesure où les structures de grande envergure sont des objets complexes. Et cela signifie également un haut niveau de responsabilité de l'architecte, la nécessité de prendre des mesures de sécurité supplémentaires à chaque étape - conception architecturale, construction, exploitation.

Un point important est le choix du matériau de construction - bois, béton armé ou acier. En plus de ces matériaux traditionnels, des tissus spéciaux, des câbles et de la fibre de carbone sont également utilisés. Le choix du matériau dépend des tâches de l'architecte et des spécificités de la construction. Considérons les principaux matériaux utilisés dans la construction moderne de grande portée.

Perspectives pour la construction de grande portée

Compte tenu de l'histoire de l'architecture mondiale et du désir inévitable de l'homme de conquérir l'espace et de créer des formes architecturales parfaites, on peut prédire en toute sécurité une augmentation constante de l'attention portée aux structures de grande envergure. En ce qui concerne les matériaux, en plus des solutions de haute technologie modernes, une attention de plus en plus grande sera accordée au CDC, qui est une synthèse unique de matériaux traditionnels et de hautes technologies modernes.

Quant à la Russie, étant donné le rythme du développement économique et le besoin non satisfait d'objets à diverses fins, y compris les infrastructures commerciales et sportives, le volume de construction de bâtiments et de structures de grande envergure augmentera constamment. Et ici, un rôle croissant sera joué par des solutions de conception uniques, la qualité des matériaux et l'utilisation de technologies innovantes.

Mais n'oublions pas le volet économique. C'est elle qui se tient et se tiendra à l'avant-garde, et c'est à travers elle que l'efficacité de telle ou telle solution matérielle, technologique et design sera envisagée. Et à cet égard, je veux encore une fois me souvenir des structures en bois collées. Selon de nombreux experts, ils possèdent l'avenir de la construction de grande portée.

Question 59. Solutions constructives pour les systèmes à grande portée. Charges agissant sur les structures de longue portée. Implantation de charpentes pour toitures de grande portée

Les charpentes des toitures de grande portée avec des systèmes porteurs de poutres et de charpentes ont un schéma d'implantation proche des charpentes des bâtiments industriels. Avec de grandes portées et l'absence de poutres de grue, il est conseillé d'augmenter la distance entre les structures porteuses principales à 12-18 m.Les systèmes de tirants verticaux et horizontaux ont les mêmes objectifs que dans les bâtiments industriels et sont assemblés de manière similaire .

La disposition des revêtements de cadre est transversal lorsque des cadres de support sont placés à travers le bâtiment, et longitudinal typique des hangars. Dans une disposition longitudinale, le cadre de support principal est placé dans la direction du plan de construction plus grand et les fermes transversales sont supportées dessus.

Les membrures supérieures et inférieures des cadres porteurs et des fermes transversales sont dénouées avec des traverses, qui assurent leur stabilité.

Dans les systèmes arqués, le pas des arcs est de 12 m et plus; les poutres principales sont posées le long des arches, sur lesquelles les nervures transversales supportent le platelage de la toiture.

Pour les grandes portées et hauteurs des principaux systèmes porteurs (cadres, arcs), des structures en blocs spatialement stables sont utilisées en associant des cadres plats ou des arcs adjacents (Fig. 8), ainsi qu'en utilisant des sections triangulaires d'arcs. Les arches sont reliées en clé par des tirants longitudinaux, dont l'importance pour la rigidité de la structure est d'autant plus grande avec une grande flèche de relevage des arches, lorsque leur déformabilité globale augmente.

Les tirants transversaux situés entre la paire d'arcs extrêmes sont calculés sur la pression du vent transmise par le mur d'extrémité du revêtement en arc.

QUESTION 60. Structures à poutres de grande portée. Leurs avantages et inconvénients. Décisions constructives. Charges agissant sur les structures de poutres. Fondamentaux du calcul et de la conception des structures de poutres.

Structures de poutres

Les structures à poutres de grande portée sont utilisées dans les cas où les supports ne peuvent pas absorber les forces de poussée.

Les systèmes de poutres avec de grandes portées sont plus lourds que les systèmes à cadre ou en arc, mais plus faciles à fabriquer et à installer.

Les systèmes de faisceaux sont principalement utilisés dans les bâtiments publics - théâtres, salles de concert, installations sportives.

Les principaux éléments porteurs des systèmes de poutres utilisés pour des portées de 50 à 70 m et plus sont les fermes ; les poutres massives à grandes portées ne sont pas rentables en termes de consommation de métal.

Les principaux avantages les structures de poutres sont un travail précis, un manque de forces de poussée et une insensibilité pour soutenir les tassements. Le principal inconvénient- une consommation d'acier relativement élevée et des hauteurs élevées, causées par des moments de portée élevés et des exigences de rigidité.

Riz. 1, 2, 3