Krovne konstrukcije velikog raspona za civilne i industrijske objekte

Sankt Peterburg

zgrada koja pokriva beam dome

Uvod

Povijesna referenca

Klasifikacija

Planarne prevlačne strukture velikog raspona

Prostorne prevlačne konstrukcije velikog raspona

1 Preklopi

3 školjke

Viseće konstrukcije

1 Viseće navlake

4 Kombinirani sustavi

Transformabilne i pneumatske obloge

1 Transformabilne obloge

Rabljene knjige

Uvod

Pri projektiranju i izgradnji zgrada s zatvorenim prostorima javlja se niz složenih arhitektonskih i inženjerskih problema. Da biste stvorili ugodne uvjete u dvorani, zadovoljili zahtjeve tehnologije, akustike, izolirali ga od ostalih prostorija i okoliš Dizajn obloge hodnika je od odlučujuće važnosti. Poznavanje matematičkih zakona oblikovanja oblika omogućilo je izradu složenih geometrijskih konstrukcija (parabola, hiperbola itd.), koristeći se načelom proizvoljnog plana.

U moderna arhitektura formiranje plana rezultat je razvoja dvaju trendova: slobodnog plana koji vodi konstruktivnom sustav okvira, i proizvoljan plan, koji zahtijeva konstruktivni sustav koji vam omogućuje organiziranje cijelog volumena zgrade, a ne samo strukture planiranja.

Dvorana je glavna kompozicijska jezgra većine javnih zgrada. Najčešće tlocrtne konfiguracije su pravokutnik, krug, kvadrat, elipsoidni i potkovasti nacrti, rjeđe trapezoidni. Prilikom odabira dizajna obloga hodnika ključna je potreba povezivanja hodnika s vanjskim svijetom kroz otvorene ostakljene površine ili, obrnuto, potpunog izoliranja.

Prostor oslobođen oslonaca i prekriven konstrukcijom velikog raspona daje zgradi emotivnu i plastičnu izražajnost.

1. Povijesna pozadina

Krovne konstrukcije dugog raspona pojavile su se u davnim vremenima. Bile su to kamene kupole i svodovi, drvene grede. Na primjer, kamena kupola Panteona u Rimu (1125.) imala je promjer od oko 44 m, kupola džamije Aja Sofija u Istanbulu (537.) - 32 m, kupola Firentinske katedrale (1436.) - 42 m. , kupola Gornjeg vijeća u Kremlju (1787.) - 22,5 m.

Građevinske opreme toga doba nije dopuštala gradnju lakih građevina u kamenu. Stoga su kamene konstrukcije dugog raspona bile vrlo masivne, a same građevine podignute su desetljećima.

Drvene građevinske konstrukcije bile su jeftinije i lakše za gradnju od kamenih, a također su omogućavale pokrivanje velikih raspona. Primjer su drvene krovne konstrukcije nekadašnje zgrade Manježa u Moskvi (1812.), s rasponom od 30 m.

Razvoj crne metalurgije u XVIII - XIX stoljeću. dao graditeljima materijale jače od kamena, drva – lijevanog željeza i čelika.

U drugoj polovici 19.st. metalne konstrukcije velikog raspona primaju široka primjena.

Krajem 18.st. Za dugotrajne zgrade pojavio se novi materijal - armirani beton. Usavršavanje armiranobetonskih konstrukcija u 20. stoljeću. doveli su do pojave prostornih struktura tankih stijenki: školjki, nabora, kupola. Pojavila se teorija proračuna i projektiranja tankostijenih prevlaka u kojoj su sudjelovali i domaći znanstvenici.

U drugoj polovici 20.st. Viseći pokrovi, kao i pneumatski i štapni sustavi, naširoko su korišteni.

Korištenje konstrukcija velikog raspona omogućuje maksimalno iskorištavanje nosivosti materijala i time dobivanje lakih i ekonomičnih premaza. Smanjenje težine konstrukcija i konstrukcija jedan je od glavnih trendova u građevinarstvu. Smanjenje mase znači smanjenje volumena materijala, njegovog vađenja, obrade, transporta i ugradnje. Stoga je sasvim prirodno da su graditelji i arhitekti zainteresirani za nove oblike konstrukcija, koji imaju posebno veliki učinak u premazima.

2. Klasifikacija

Kolničke konstrukcije velikih raspona mogu se podijeliti prema njihovom statičkom radu u dvije glavne skupine kolničkih sustava velikih raspona:

· ravninski (grede, rešetke, okviri, lukovi);

· prostorni (školjke, nabori, viseći sustavi, sustavi križnih šipki itd.).

Greda, okvir i lučni, planarni sustavi obloga velikog raspona obično se projektuju bez uzimanja u obzir suradnja sve nosive elemente, budući da su pojedini plosnati diskovi međusobno povezani relativno slabim vezama koje nisu u stanju značajnije raspodijeliti opterećenja. Ova okolnost prirodno dovodi do povećanja mase struktura.

Za preraspodjelu opterećenja i smanjenje mase prostornih konstrukcija potrebni su spojevi.

Prema materijalu od kojeg se izrađuju konstrukcije velikog raspona dijele se na:

drveni

metal

·ojačani beton

Ø Drvo ima dobru nosivost (izračunata otpornost borovine na pritisak i savijanje je 130-150 kg/m 2) i male zapreminske mase (za zračno sušenu borovinu 500 kg/m3 ).

Postoji mišljenje da su drvene konstrukcije kratkotrajne. Doista, ako se o njima loše brine, drvene konstrukcije mogu vrlo brzo propasti zbog oštećenja drva raznim gljivicama i kukcima. Osnovno pravilo za očuvanje drvenih konstrukcija je stvaranje uvjeta za njihovu ventilaciju ili prozračivanje. Također je važno osigurati da je drvo osušeno prije korištenja u gradnji. Trenutačno drvna industrija može osigurati učinkovito sušenje modernim metodama, uključujući visokofrekventne struje itd.

Poboljšanje biološke otpornosti drva lako se postiže dugo razvijenim i ovladanim metodama impregnacije različitim učinkovitim antisepticima.

Još češće se primjedbe na korištenje drva javljaju zbog zaštite od požara.

Međutim, pridržavanje osnovnih pravila zaštite od požara i nadzor konstrukcija, kao i uporaba usporivača požara koji povećavaju otpornost drva na vatru, mogu značajno povećati protupožarna svojstva drva.

Kao primjer trajnosti drvenih konstrukcija može se navesti već spomenuti Manež u Moskvi, star više od 180 godina, toranj u Admiralitetu u Lenjingradu visok oko 72 m, izgrađen 1738., osmatračnica u Jakutsk, izgrađen prije oko 300 godina, mnoge drvene crkve u Vladimiru, Suzdalju, Kizhiju i drugim gradovima i selima sjeverne Rusije, stare nekoliko stoljeća.

Ø Metalne konstrukcije, uglavnom čelične, imaju široku primjenu.

Njihove prednosti: visoka čvrstoća, relativno mala težina. Nedostatak čeličnih konstrukcija je osjetljivost na koroziju i niska otpornost na požar (gubitak nosivosti pri visokim temperaturama). Postoji mnogo sredstava za borbu protiv korozije čeličnih konstrukcija: bojanje, premazivanje polimernim filmovima itd. U svrhu zaštite od požara, kritične čelične konstrukcije mogu se betonirati ili se na površinu čeličnih konstrukcija može prskati mješavina betona otpornog na toplinu (vermikulit i sl.).

Ø Armiranobetonske konstrukcije nisu podložne truljenju, hrđanju i imaju visoku otpornost na vatru, ali su teške.

Stoga je pri izboru materijala za konstrukcije velikih raspona potrebno dati prednost onom materijalu koji u određenim uvjetima gradnje najbolji način ispunjava zadatak.

3. Planarne prevlačne strukture velikog raspona

U javnim zgradama masovne gradnje koriste se pretežno tradicionalne ravne konstrukcije za pokrivanje unutarnjih prostora: palube, grede, rešetke, okviri, lukovi. Djelovanje ovih konstrukcija temelji se na korištenju unutarnjih fizikalno-mehaničkih svojstava materijala i prijenosu sila u tijelu konstrukcije izravno na nosače. U građevinarstvu je planarni tip premaza dobro proučen i svladan u proizvodnji. Mnogi od njih s rasponom do 36 m projektirani su kao montažne tipske konstrukcije. Stalno se radi na njihovom poboljšanju, smanjenju težine i utroška materijala.

Ravna struktura obloge dvorane u interijerima javnih zgrada gotovo je uvijek, zbog niskih estetskih kvaliteta, prekrivena skupim spuštenim stropom. Time se stvaraju višak prostora i volumena u objektu u području krovne konstrukcije, koji se u rijetkim slučajevima koriste za tehnološka oprema. U eksterijeru zgrade takve su građevine zbog svoje neizražajnosti obično skrivene iza visokih parapetnih zidova.

Nosači se izrađuju od čeličnih profila, armiranobetonskih (montažnih i monolitnih), drvenih (lijepljenih ili čavlima).

Čelične grede T-presjeka ili kutijastog presjeka (slika 1, a, b) zahtijevaju veliku potrošnju metala, imaju veliki otklon, koji se obično kompenzira građevinskim dizanjem (1/40-1/50 raspona) .

Primjer je zatvoreno umjetno klizalište u Ženevi, izgrađeno 1958. (slika 1, c). Obloga hale dimenzija 80,4 × 93,6 m izrađena je od deset integralno zavarenih čeličnih greda promjenjivog presjeka, postavljenih na svakih 10,4 m. Ugradnjom konzole s motkom na jednom kraju grede stvara se prednapetost koja pomaže smanjiti presjek greda.

Armiranobetonske grede imaju veliki moment savijanja i veliku vlastitu težinu, ali su jednostavne za izradu. Mogu se izraditi monolitni, montažni monolitni i montažni (od zasebnih blokova i čvrstih). Izrađuju se od armiranog betona s prednapregnutom armaturom. Omjer visine grede i raspona kreće se od 1/8 do 1/20. U građevinskoj praksi postoje grede s rasponom do 60 m, a s konzolama - do 100 m. Poprečni presjek greda je u obliku T-grede, I-grede ili u obliku kutije ( Slika 2, a, b, c, d, e, g).

a - čelična greda I-presjeka (kompozitna);

b - čelična greda kutijastog presjeka (složena);

c - umjetno zatvoreno klizalište u Ženevi (1958.). Navlaka je dimenzija 80,4 × 93,6 m.

Glavne grede I-profila nalaze se svakih 10,4 m.

Duž glavnih greda postavljaju se aluminijske grede.

Riža. 1 (nastavak)

d - dijagrami jedinstvenih horizontalnih rešetki

s paralelnim pojasevima. Razvio TsNIIEP spektakularan i

sportski objekti;

d - dijagrami zabatnih čeličnih rešetki: poligonalni i trokutasti

g - kongresna dvorana u Essenu (Njemačka). Pokrivne dimenzije 80,4 × 72,0.

Pokrov se oslanja na 4 rešetkasta stupa. Glavni nosači imaju raspon od 72,01 m, sekundarni - 80,4 m s nagibom od 12 m.

Riža. 2. Armiranobetonske grede i rešetke

a - armiranobetonska jednokraka greda s paralelnim tetivama

T-presjek;

b - armiranobetonska zabatna greda I-presjeka;

c - horizontalna armiranobetonska greda s paralelnim tetivama

I-presjek;

g - spregnuta armiranobetonska horizontalna greda s paralelnim i

pojasevi T-presjeka;

d - armiranobetonska horizontalna greda kutijastog presjeka

Riža. 2 (nastavak)

e - kompozitni zabatni armiranobetonski nosač, koji se sastoji od

dva polurebra s prednapregnutom donjom vrpcom;

g - zgrada British Overseas Aviation Company (BOAC) u Londonu 1955. Armiranobetonska greda ima visinu od 5,45 m, poprečni presjek grede je pravokutan;

z - gimnazija srednje škole u Springfieldu (SAD)

U praksi masovne gradnje u našoj zemlji široko se koriste grede prikazane na sl. 2, a, b, c.

Drvene grede koriste se u područjima bogatim šumama. Obično se koriste u zgradama klase III zbog niske otpornosti na vatru i trajnosti.

Drvene grede podijeljene su na prikovane i lijepljene grede duljine do 30-20 m. Grede za nokte (slika 3, a) imaju zid ušiven na čavlima iz dva sloja ploča, nagnutih u različitim smjerovima pod kutom od 45 °. Gornji i donji pojas tvore uzdužne i poprečne grede ušivene s obje strane okomitih zidova. Visina greda čavala je 1/6-1/8 raspona grede. Umjesto zida od dasaka možete koristiti zid od višeslojne šperploče.

Ljepljene grede, za razliku od greda s čavlima, imaju visoku čvrstoću i povećanu otpornost na vatru čak i bez posebne impregnacije. Poprečni presjek lameliranih drvenih greda može biti pravokutan, I-greda ili kutijasti. Izrađuju se od letvica ili dasaka s ljepilom, ravno ili na rubu.

Visina takvih greda je 1/10-1/12 raspona. Prema obrisu gornjeg i donjeg pojasa, lamelirane grede mogu biti s vodoravnim pojasom, jednostrukim ili dvostrukim nagibom, zakrivljene (slika 3, b).

Riža. 3 (nastavak)

Rešetke, kao i grede, mogu biti izrađene od metala, armiranog betona i drva. Čelične rešetke, za razliku od metalnih greda, zahtijevaju manje metala zbog svoje rešetkaste strukture. Uz spušteni strop stvara se prolazno potkrovlje koje osigurava prolaz inženjerske komunikacije odnosno slobodan prolaz kroz potkrovlje. Nosači se u pravilu izrađuju od čeličnih profila, a od njih se izrađuju prostorni trokutasti nosači čelične cijevi.

Kongresna i sportska dvorana u Essenu ima površinu od 80,4 × 72 m (slika 1, g). Pokrov se oslanja na četiri rešetkasta stupa koja se sastoje od četiri kraka. Jedan od nosača je kruto fiksiran na temelj, dva nosača imaju valjkaste ležajeve, četvrti nosač je zakretan i može se kretati u dva smjera. Dva glavna poligonalna zakovana nosača oslanjaju se na potporne stupove i imaju raspon od 72 m i visinu od 5,94 i 6,63 m u sredini raspona odnosno 2,40 odnosno 2,54 m kod oslonaca. Tetive glavnih rešetki imaju kutijasti presjek širine veće od 600 mm, nosači su kompozitni, I-presjek. Dvostruko konzolni, zavareni sekundarni nosači s rasponom od 80,4 m počivaju na glavnim nosačima s nagibom od 12 m. Gornji pojas ovih nosača ima poprečni presjek u obliku T-grede, donji - u obliku I-grede sa širokim rubovima. Kako bi se osigurale slobodne okomite deformacije na udaljenosti od 11 m od rubova krova, prolazne šarke ugrađene su kako u ogradnu konstrukciju pokrova, tako iu rešetke i u spušteni strop. Krajevi 11 m dugih nosača oslanjaju se na lagane ljuljajuće stupove koji se nalaze na tribinama. Horizontalne veze poprečnog vjetra nalaze se između glavnih i između krajnjih sporednih rešetki, kao i duž uzdužnih zidova na udaljenosti od 3,5 m od ruba pokrova. Podrožnice i obloge izrađeni su od I-greda. Zgrada je obložena pločama od komprimirane slame debljine 48 mm, na koje je postavljen hidroizolacijski tepih od četiri sloja vrućeg bitumena na fiberglasu.

Rešetke mogu imati različite obrise gornjeg i donjeg pojasa. Najčešći nosači su trokutasti i poligonalni, kao i vodoravni s paralelnim pojasevima (slika 1, d, e, g).

Izrađuju se armiranobetonske rešetke: čvrste - duljine do 30 m; kompozitni - s armaturom za prednaprezanje, duljine veće od 30 m. Omjer visine nosača i raspona je 1/6-1/9.

Donji pojas je obično horizontalan, gornji pojas može imati vodoravan, trokutast, segmentni ili poligonalni obris. Najrasprostranjenije su armiranobetonske poligonalne (zabatne) rešetke, prikazane na sl. 2, f. Maksimalna duljina projektiranih armiranobetonskih nosača je oko 100 m pri nagibu od 12 m.

Nedostatak armiranobetonskih rešetki je njihova velika konstruktivna visina. Za smanjenje vlastite težine rešetki potrebno je koristiti beton visoke čvrstoće i uvesti lagane pokrovne ploče od učinkovitih materijala.

Drvene rešetke - mogu se predstaviti u obliku balvana ili drvenih visećih rogova. Drveni nosači koriste se za raspone veće od 18 m i podložni su preventivnim mjerama zaštite od požara. Gornja (stisnuta) vrpca i podupirači drvenih rešetki izrađeni su od kvadratnih ili pravokutnih greda sa stranicom jednakom 1/50-1/80 raspona, donja (rastegnuta) vrpca i ovjesi izrađeni su od greda i čeličnih užadi. s navojima na krajevima za njihovo zatezanje pomoću matica s podlošcima.

Stabilnost drvenih rešetki osiguravaju drvene spone i spone postavljene duž rubova i u sredini rešetke okomito na njihovu ravninu, kao i krovne ploče koje tvore tvrdi disk pokrova. U domaćoj građevinskoj praksi koriste se rešetke raspona 15, 18, 21 i 24 m, čija je gornja vrpca izrađena od kontinuiranog paketa ploča širine 170 mm pomoću ljepila FR-12. Nosači su izrađeni od šipki iste širine, donji pojas izrađen je od valjanih kutova, a ovjes je izrađen od okruglog čelika (slika 3, c).

Metalno-drvene rešetke - razvili su TsNIIEP obrazovne zgrade, TsNIIEP zabavne zgrade i sportski objekti i TsNIISK Gosstroy SSSR-a 1973. Ove rešetke se postavljaju u razmacima od 3 i 6 m i mogu se koristiti za krovište u dvije verzije:

a) s toplim uporabnim spuštenim stropom i hladnim krovnim pločama;

b) bez spuštenog stropa i toplih krovnih ploča.

Okviri su ravne odstojne strukture. Za razliku od nepotisne gredno-stupne konstrukcije, prečka i stup u konstrukciji okvira imaju krutu vezu, što uzrokuje pojavu momenata savijanja u stupu zbog utjecaja opterećenja na prečku okvira.

Okvirne konstrukcije izrađuju se s krutim ugradnjom nosača u temelj, ako ne postoji opasnost od neravnomjernog slijeganja temelja. Posebna osjetljivost okvirnih i lučnih konstrukcija na nejednaka slijeganja dovodi do potrebe za zglobnim okvirima (dvozglobnim i trozglobnim). Sheme lukova na Sl. 4, a, b, c, d.

S obzirom na to da okviri nemaju dovoljnu krutost u svojoj ravnini, pri izradi pokrova potrebno je osigurati uzdužnu krutost cijelog pokrova ugradnjom elemenata pokrova ili ugradnjom okvira dijafragme okomito na ravninu, odnosno karika za ukrućenje.

Okviri mogu biti izrađeni od metala, armiranog betona ili drveta.

Metalni okviri mogu biti izrađeni od čvrstih ili rešetkastih dijelova. Rešetkasti presjek tipičan je za okvire s velikim rasponima, jer je ekonomičniji zbog svoje niske vlastite težine i sposobnosti da podjednako dobro podnosi i tlačne i vlačne sile. Visina presjeka presjeka rešetkastih okvira uzima se unutar 1/20-1/25 raspona, a okvira punog presjeka 1/25-/30 raspona. Da bi se smanjila visina poprečnog presjeka i čvrstih i rešetkastih metalnih okvira, koriste se konzole za istovar, ponekad opremljene posebnim momcima (slika 4, d).

Okviri: a - bez šarki; b - dvostruki zglob; c - trozglobni; g - dvostruki zglob;

d - bez šarki; e - dva zglobna; g - trozglobni; i - dvozglobni s konzolama za istovar; k - dvostruki zglob sa zatezanjem koji apsorbira potisak; h - visina okvira; I - grana za podizanje luka; l - raspon; r1 i r2 - polumjeri zakrivljenosti donjeg i gornjeg ruba luka; 0,01 i 02 središta zakrivljenosti; - šarke; s - zatezanje; d - vertikalna opterećenja na konzoli.

Metalni okviri aktivno se koriste u građevinarstvu (slika 5, 1, a, b, c, d, e; slika 6, a, c).

Čelični, armirani beton i drveni okviri

Armiranobetonski okviri mogu biti bez šarki, dvozglobni ili rjeđe trozglobni.

Za raspone okvira do 30-40 m izrađuju se od punog I-presjeka s ukrućenjima, za velike raspone izrađuju se od rešetke. Visina prečke punog presjeka je oko 1/20-1/25 raspona okvira, rešetkaste presjeke 1/12-1/15 raspona. Okviri mogu biti jednokraki ili višekraki, monolitni ili montažni. Za montažno rješenje, priključak pojedinačni elementi Preporučljivo je konstruirati okvire na mjestima s minimalnim momentima savijanja. Na sl. 5, 2, i, j i sl. e 6, c daju primjere iz prakse gradnje zgrada s armiranobetonskim okvirima.

Drveni okviri, kao i drvene grede, izrađuju se od čavlima ili lijepljenih elemenata za raspone do 24 m. Zbog lakše montaže poželjno je da budu trozglobni. Visina prečke od okvira s čavlima uzima se oko 1/12 raspona okvira, za lijepljene okvire - 1/15 raspona. Primjeri korištenja građevinskih konstrukcija drveni okviri prikazani su na sl. 5, l, m, sl. 7.

Riža. 7 Okvir skladišne ​​zgrade s drvenim okvirima od lijepljene šperploče

Lukovi su, poput okvira, ravne odstojne strukture. Još su osjetljiviji na neravnomjerno padanje od okvira i izrađuju se kao bez šarki, s dva ili tri zgloba (slika 4, e, f, g, i, j). Stabilnost premaza osiguravaju kruti elementi prihvatnog dijela premaza. Za raspone od 24-36 m, moguće je koristiti trozglobne lukove od dva segmentna nosača (slika 8, a). Kako bi se izbjeglo progib, postavljaju se vješalice.

a - trozglobni drveni luk izrađen od poligonalnih rešetki;

b - rešetkasti drveni luk

Metalni lukovi izrađeni su od čvrstih i rešetkastih dijelova. Visina prečke čvrstog presjeka lukova koristi se unutar 1/50-1/80, raspona rešetke 1/30-1/60. Omjer kraka za podizanje i raspona za sve lukove je u rasponu od 1/2-1/4 za paraboličnu krivulju i 1/4-1/8 za kružnu krivulju. Na sl. 8, a, sl. 9, sl. 1, sl. 10, a, b, c prikazani su primjeri iz građevinske prakse.

Lukovi od armiranog betona, kao i metalni lukovi, mogu imati puni ili rešetkasti presjek prečke.

Konstruktivna visina poprečnog presjeka prečke punih lukova je 1/30-1/40 raspona, rešetkastih lukova 1/25-1/30 raspona.

Montažni lukovi velikih raspona izrađuju se u spregnutom obliku, od dva poluluka, betonirana na sl. e u horizontalnom položaju, a zatim podignuta u projektni položaj (primjer na sl. 9, 2, a, b, c).

Drveni lukovi izrađuju se od zakovanih i lijepljenih elemenata. Omjer nosača za podizanje i raspona za lukove s čavlima je 1/15-1/20, za lijepljene - 1/20-1/25 (Sl. 8, a, b, Sl. 10, c, d).

a - luk sa stezanjem na stupovima; b - podupiranje luka na okvirima; ili podupirači; c - podupiranje luka na temeljima

4. Prostorne prevlačne konstrukcije velikog raspona

Konstruktivni sustavi velikih raspona iz različitih razdoblja dijele niz značajnih obilježja, što ih čini mogućim smatrati tehničkim napretkom u graditeljstvu. Uz njih je vezan san graditelja i arhitekata, osvojiti prostor, pokriti što veću površinu. Ono što povezuje povijesne i suvremene krivocrtne konstrukcije je potraga za odgovarajućim oblicima, težnja za minimiziranjem njihove težine, potraga za optimalnim uvjetima raspodjele opterećenja, što dovodi do otkrića novih materijala i potencijalnih mogućnosti.

Prostorne pokrivne konstrukcije velikog raspona obuhvaćaju ravne preklopne pokrove, svodove, ljuske, kupole, rebraste pokrove, štapne konstrukcije, pneumatske i nadstrešne konstrukcije.

Ravni presavijeni pokrovi, ljuske, rebrasti pokrovi i šipkaste konstrukcije izrađuju se od krutih materijala (armirani beton, metalni profili, drvo itd.) Zbog zajedničkog rada konstrukcija, prostorni kruti pokrovi imaju malu masu, što smanjuje troškove i za pokrovnu konstrukciju i za ugradnju nosača i temelja.

Viseće (kabelske), pneumatske i nadstrešnice izrađene su od nekrutih materijala (metalne sajle, metalne rižine membrane, membrane od sintetičkih filmova i tkanina). Oni u znatno većoj mjeri od prostorno krutih konstrukcija osiguravaju smanjenje volumenske mase konstrukcija i omogućuju brzu izgradnju konstrukcija.

Prostorne strukture omogućuju stvaranje najrazličitijih oblika zgrada i građevina. Međutim, izgradnja prostornih struktura zahtijeva složeniju organizaciju građevinska proizvodnja i visoka kvaliteta svega građevinski radovi.

Naravno, nemoguće je dati preporuke o korištenju određenih struktura premaza za svaki pojedini slučaj. Premaz kao složena podsustavna tvorevina nalazi se u strukturi konstrukcije u tijesnoj vezi sa svim ostalim njezinim elementima, s vanjskim i unutarnjim utjecajima okoline, s ekonomskim, tehničkim, umjetničkim i estetsko-stilskim uvjetima njezina nastanka. Ali određeno iskustvo u korištenju prostornih struktura i rezultati koje je ono dalo mogu pomoći u razumijevanju mjesta određene konstruktivne i tehnološke organizacije javnih zgrada. Konstruktivni sustavi prostornog tipa koji su već poznati u svjetskoj građevinskoj praksi omogućuju pokrivanje zgrada i građevina s gotovo bilo kojom konfiguracijom plana.

1 Preklopi

Nabor je prostorni pokrov koji čine ravni elementi koji se međusobno sijeku. Nabori se sastoje od niza elemenata koji se ponavljaju određenim redoslijedom, poduprti duž rubova i u rasponu dijafragmama za ukrućenje.

Nabori su pilasti, trapezoidni, izrađeni od iste vrste trokutastih ravnina, u obliku šatora (četverokutni i poliedarski) i drugi (slika 11, a, b, c, d).

Presavijene strukture koje se koriste u cilindričnim školjkama i kupolama raspravljaju se u relevantnim odjeljcima.

Nabori se mogu proširiti izvan vanjskih nosača, tvoreći konzolne prepuste. Debljina elementa ravnog preklopa uzima se oko 1/200 raspona, visina elementa je najmanje 1/10, a širina ruba je najmanje 1/5 raspona. Nabori obično pokrivaju raspone do 50-60 m, a šatori do 24 m.

Presavijene strukture imaju niz pozitivnih kvaliteta:

jednostavnost oblika i, shodno tome, lakoća njihove izrade;

Velike mogućnosti tvorničke prefabrikacije;

ušteda visine sobe itd.

Zanimljiv primjer korištenja ravne presavijene konstrukcije pilastog profila je pokrov laboratorija Instituta za beton u Detroitu (SAD) veličine 29.1. × 11,4 ( Slika 11, e) projekt arhitekata Yamasaki i Leinweber, inženjera Amman i Whitney. Pokrov se oslanja na dva uzdužna reda oslonaca koji tvore srednji hodnik i ima konzolna proširenja s obje strane oslonaca u dužini od 5,8 m. Pokrov je kombinacija nabora usmjerenih u suprotnim smjerovima. Debljina nabora je 9,5 cm.

Godine 1972., tijekom rekonstrukcije Kurskog željezničkog kolodvora u Moskvi, korištena je trapezoidna sklopljena konstrukcija, koja je omogućila pokrivanje čekaonice dimenzija 33 × 200 m (slika 11, f).

Najstariji i najrašireniji sustav krivocrtnog pokrova je svodni pokrov. Svod je konstruktivni sustav na temelju kojeg je nastao niz arhitektonskih oblika prošlosti (do XX. stoljeća), koji su omogućili rješavanje problema pokrivanja niza dvorana različite funkcionalne namjene.

Cilindrični i zatvoreni svodovi najjednostavniji su oblici svoda, ali je prostor koji tvore ti pokrovi zatvoren, a forma lišena plastičnosti. Uvođenjem oplate u dizajne traka ovih svodova postiže se vizualni osjećaj lakoće. Unutarnja površina svodova, u pravilu, bila je ukrašena bogatim ukrasima ili oponašana lažnom strukturom drvenog spuštenog stropa.

Križni svod formiran je presjecanjem dva bačvasta svoda. Blokirali su ih goleme dvorane termi i bazilika. Križni svod bio je široko korišten u gotičkoj arhitekturi.

Križni svod je jedan od uobičajenih oblika pokrivanja u ruskoj kamenoj arhitekturi.

Različiti svodovi kao što su svodovi na jedra, kupolasti svodovi i nadstrešnice bili su široko korišteni.

3 školjke

Školjke s tankim stijenkama jedna su od vrsta prostornih konstrukcija i koriste se u izgradnji zgrada i građevina velikih površina (hangari, stadioni, tržnice itd.). Tankostijena ljuska je zakrivljena ploha, koja uz minimalnu debljinu i shodno tome minimalnu masu i utrošak materijala ima vrlo visoku nosivost, jer zahvaljujući svom zakrivljenom obliku djeluje kao prostorna nosiva konstrukcija.

Jednostavan pokus s rižinim papirom pokazuje da vrlo tanka zakrivljena ploča, zbog svog zakrivljenog oblika, ima veću otpornost na vanjske sile od iste ploče ravnog oblika.

Krute ljuske mogu se postaviti na zgrade bilo koje konfiguracije u tlocrtu: pravokutne, kvadratne, okrugle, ovalne itd.

Čak i vrlo složene strukture mogu se podijeliti na više sličnih elemenata. U tvornicama građevinskih dijelova stvaraju se zasebne tehnološke linije za izradu pojedinih konstrukcijskih elemenata. Razvijene metode ugradnje omogućuju postavljanje školjki i kupola pomoću inventarnih potpornih tornjeva ili uopće bez pomoćnih skela, što značajno skraćuje vrijeme izgradnje pokrova i smanjuje troškove instalacijski radovi.

Prema konstrukcijskim shemama krute ljuske se dijele na: ljuske pozitivne i negativne zakrivljenosti, kišobranaste ljuske, svodovi i kupole.

Školjke se izrađuju od armiranog betona, armiranog cementa, metala, drva, plastike i drugih materijala koji dobro podnose tlačne sile.

U konvencionalnim nosivim sustavima, o kojima smo ranije govorili, otpor nastajućim silama kontinuirano je koncentriran duž njihove cijele zakrivljene površine, tj. budući da je to karakteristično za prostorne nosive sustave.

Prva ljuskasta kupola od armiranog betona izgrađena je 1925. u Jeni. Promjer mu je bio 40 m, što je jednako promjeru kupole crkve sv. Petra u Rimu. Pokazalo se da je masa ove školjke 30 puta manja od kupole crkve sv. Petra. Ovo je prvi primjer koji je pokazao obećavajuće mogućnosti novog konstruktivno načelo.

Pojava betona armiranog naprezanjem, stvaranje novih metoda proračuna, mjerenje i ispitivanje konstrukcija pomoću modela, zajedno sa statičkim i ekonomskim prednostima njihove uporabe, pridonijeli su brzom širenju ljusaka diljem svijeta.

Školjke imaju niz drugih prednosti:

u premazu istodobno obavljaju dvije funkcije: nosivu konstrukciju i krov;

otporni su na vatru, što ih u mnogim slučajevima stavlja u povoljniji položaj čak i pod jednakim ekonomskim uvjetima;

nemaju im ravne u raznolikosti i originalnosti oblika u povijesti arhitekture;

konačno, u usporedbi s prijašnjim nadsvođenim i kupolastim konstrukcijama, višestruko su ih nadmašili po pokrivenim rasponima.

Ako je konstrukcija ljuski u armiranom betonu postala prilično široko razvijena, tada u metalu i drvu ove konstrukcije još uvijek imaju ograničenu primjenu, budući da još nisu pronađeni dovoljno jednostavni strukturni oblici ljuski karakteristični za metal i drvo.

Metalne ljuske mogu biti izrađene od potpunog metala, pri čemu ljuska istovremeno obavlja funkciju nosive i zaporne konstrukcije u jednom, dva ili više slojeva. S odgovarajućim razvojem konstrukcija ljuski se može svesti na industrijsku montažu velikih ploča.

Jednoslojne metalne ljuske izrađuju se od čelične ili aluminijske riže.a. Da bi se povećala krutost školjki, uvode se poprečna rebra. Čestim rasporedom poprečnih rebara međusobno povezanih duž gornjeg i donjeg remena, može se dobiti dvoslojna ljuska.

Školjke dolaze u jednostrukoj i dvostrukoj zakrivljenosti.

Školjke jednostruke zakrivljenosti uključuju školjke s cilindričnom ili konusnom površinom (slika 12, a, b).

Riža. 12. Najčešći oblici školjki

a - cilindar: 1 - krug, parabola, sinusoida, elipsa (vodilice); 2 - ravna linija (generativna); b - konus: 1 - bilo koja krivulja; 2 - ravna linija (generativna); d - prijenosna površina: 1 - parabola (vodilica); 2 - elipsa, krug (generativno); c - površina rotacije (kupola): 1-rotacija; 2 - krug, elipsa, parabola (generativno); Površina rotacije ili prijenosa (sferna ljuska): 1, 2 - krug, parabola (generatori ili vodiči); 3 - krug, parabola (generativno); 4 - os rotacije d - formiranje ljuski dvostruke zakrivljenosti u jednom smjeru: hiperbolički paraboloid: AB-SD, AC-VD - ravne linije (vodilice); 1 - parabola (vodilica).

Cilindrične ljuske imaju kružni, eliptični ili parabolični oblik i poduprte su dijafragmama za ukrućenje na kraju, koje mogu biti izrađene u obliku zidova, rešetki, lukova ili okvira. Ovisno o duljini školjke, dijele se na kratke, u kojima raspon duž uzdužne osi nije veći od jedne i pol valne duljine (raspon u poprečnom smjeru), i duge, u kojima je raspon duž uzdužna os je veća od jedne i pol valne duljine (slika 13, a, c, d).

Uzduž uzdužnih rubova dugih cilindričnih ljuski predviđeni su bočni elementi (rebra za ukrućenje) u koje je postavljena uzdužna armatura, što omogućuje ljusci da djeluje duž uzdužnog raspona poput grede. Osim toga, bočni elementi apsorbiraju potisak od rada školjki u poprečnom smjeru i stoga moraju imati dovoljnu krutost u vodoravnom smjeru (slika 13, a, e).

Valna duljina dugačke cilindrične ljuske obično ne prelazi 12 m. Uzima se da je omjer kraka za dizanje i valne duljine najmanje 1/7 raspona, a omjer kraka za dizanje i duljine raspona nije manji nego 1/10.

Prefabricirane duge cilindrične ljuske obično se dijele na cilindrične dijelove, bočne elemente i dijafragmu za ukrućenje, čija je armatura zavarena zajedno i monolirana tijekom instalacije (slika 13, e).

Preporučljivo je koristiti dugačke cilindrične školjke za pokrivanje velikih prostorija s pravokutnim tlocrtom. Duge školjke obično se postavljaju paralelno s kratkom stranom preklapanog pravokutnog prostora kako bi se smanjio raspon školjki duž uzdužne osi (slika 13, e). Razvoj dugih cilindričnih ljuski ide linijom traženja što ravnijeg luka s malim podiznim nosačem, što dovodi do olakšavanja uvjeta izvođenja građevinskih radova, smanjenja volumena građevine i poboljšanja radnih uvjeta.

Osobito povoljan, u smislu konstrukcijskog rada, je raspored uzastopnog niza ravnih cilindričnih ljuski, jer u ovom slučaju sile savijanja koje djeluju u horizontalnom smjeru apsorbiraju susjedne ljuske (osim vanjskih).

Navedimo primjere korištenja dugih cilindričnih ljuski u građevinarstvu.

Viševalna dugačka cilindrična školjka napravljena je u garaži u Bournemouthu (Engleska).

Veličine školjke 4 5×90 m, debljine 6,3 cm, projekt je izveo inženjer Morgan (slika 14, a).

c - hangar aerodroma u Karachiju (Pakistan, 1944.). Prevlaka se sastoji od dugih cilindričnih ljuski duljine 39,6 m, širine 10,67 m i debljine 62,5 mm. Granate se oslanjaju na 58 m dugu gredu, koja je nadvratnik nad vratima hangara; g - hangar Ministarstva zrakoplovstva u Akademiji znanosti! usna (1959). Za pokrivanje hangara korištene su tri cilindrične školjke smještene paralelno s otvorom vrata hangara. Duljina granata je 55 m. Dubina hangara je 32,5 m. Grede koje apsorbiraju potisak imaju kutijasti presjek.

Pokrov sportske dvorane u Madridu (1935.) projektirali su arhitekt Zuazo i inženjer Torroja. Pokrov je kombinacija dviju dugih cilindričnih ljuski koje se oslanjaju na čeone stijenke i ne zahtijeva oslonac na uzdužne stijenke koje su zbog toga izrađene od laganih materijala. Duljina školjke 35 m, raspon 32,6 m, debljina 8,5 cm (sl. 14, b).

Zračni hangar u Karachiju, izgrađen 1944. godine, predstavljen je granatama duljine 29,6 m, širine 10,67 m i debljine 6,25 cm. Granate se oslanjaju na nosač raspona 58 m, koji je nadvratnik iznad vrata hangara ( Slika 14, V).

Korištenje dugih cilindričnih ljuski praktički je ograničeno na raspone do 50 m, budući da se iznad te granice visina bočnih elemenata (greda) ispostavlja pretjerano velikom.

Takve školjke se često koriste u industrijskoj gradnji, ali se također koriste u javnim zgradama. Kaliningradgrazhdanproekt je razvio duge cilindrične ljuske s rasponima od 18 × 24 m, širine 3 m. Izrađuju se odmah za raspon zajedno s izolacijom - vlaknaticom. Na gotov element u tvornici se nanosi hidroizolacijski sloj.

Dugačke cilindrične ljuske izrađene su od armiranog betona, armiranog cementa, čelika i aluminijskih legura.

Tako je za pokrivanje Moskovske željezničke stanice u Sankt Peterburgu korištena cilindrična ljuska izrađena od rižinog aluminija. Duljina temperaturnog bloka je 48 m, širina 9 m. Obloga je obješena na armiranobetonske nosače postavljene na međukolosijeku.

Kratke cilindrične školjke, u usporedbi s dugim školjkama, imaju veću veličinu vala i granu za podizanje. Zakrivljenost kratkih cilindričnih ljuski odgovara smjeru najvećeg raspona natkrivene prostorije. Ove školjke djeluju kao svodovi.

Oblik krivulje može se prikazati kružnim lukom ili parabolom. Zbog opasnosti od izvijanja u kratkim ljuskama, najčešće se uvode poprečna ukrućenja. Osim bočnih elemenata, takve školjke moraju imati zatezanje za apsorbiranje horizontalnih poprečnih sila (slika 13, c, e).

Nadaleko su poznate kratke cilindrične ljuske za zgrade s mrežom stupova 24 × 12 m i 18 × 12 m. Sastoje se od dijafragme, rebrastih ploča 3 × 12 m i bočni elementi (slika 15, a-d).

Konstrukcije za navedene raspone priznate su kao standardne.

Korištenje kratkih cilindričnih školjki ne zahtijeva korištenje spuštenog stropa.

Konusne ljuske obično se koriste za pokrivanje trapezoidnih zgrada ili prostorija. Značajke dizajna ove ljuske su iste kao duge cilindrične ljuske (slika 12, a). Primjer zanimljive upotrebe ovog oblika je pokrov restorana na jezeru u Georgiji (SAD), izrađen u obliku niza armiranobetonskih stožaca u obliku gljive promjera 9,14 m. Šuplje stabljike gljive koriste se za odvoditi kišnicu s površine pokrova. Trokuti koje čine rubovi tri gljive koje se dodiruju prekriveni su armiranobetonskim pločama s okruglim otvorima za krovne prozore u obliku plastičnih kupola.

Riža. 15 Primjeri upotrebe kratkih cilindričnih ljuski izrađenih od armiranog betona

U valovitim i presavijenim školjkama s velikim rasponima dolazi do značajnih momenata savijanja zbog privremenih opterećenja od vjetra, snijega, promjena temperature itd.

Potrebno ojačanje takvih školjki postignuto je izgradnjom rebara. Smanjenje napora postignuto je prelaskom na valovite i naborane profile same školjke. To je omogućilo povećanje krutosti školjki i smanjenje potrošnje materijala.

Takvi dizajni omogućuju naglašavanje kontrasta između ravnine ogradnog zida, koja može biti neovisna o nosivim nosačima, i pokrova koji se na njemu oslanja. To omogućuje izradu velikih konzolnih prepusta u ovim konstrukcijama za ugradnju nosača itd. (Željeznička stanica Kursky u Moskvi).

Nabori i valovi zanimljivi su oblik ploče za stropove, a ponekad i za zidove u interijerima.

Valovita školjka, kada se za nju pronađu mjerilo, zakrivljenost i oblik, na temelju zahtjeva arhitektonske estetike, može biti vrlo izražajna. Ova vrsta konstrukcije projektirana je za raspone veće od 100 m, koji se primjenjuju za pokrivanje najrazličitijih objekata.

Poliedarski presavijeni ljuskasti svodovi primjer su povećanja krutosti cilindrične ljuske davanjem poliedarskog oblika.

Prijelaz s ljuski jednostruke zakrivljenosti na ljuske dvostruke zakrivljenosti označava novu fazu u razvoju ljuski, jer je djelovanje sila savijanja u njima svedeno na minimum.

Takve školjke se koriste u zgradama s različitim planovima: kvadratni, trokutasti, pravokutni itd.

Raznolikost takvih školjki na okruglom ili ovalnom planu je kupola.

Školjke dvostruke zakrivljenosti mogu se izraditi s naboranim i ravnim konturama.

Njihovi nedostaci su: napuhan volumen zgrade koja se pokriva, velika krovna površina i ne uvijek povoljne akustičke karakteristike. U premazu je moguće koristiti svjetleće svjetiljke uglavnom u središtu.

Takve ljuske mogu biti izrađene u monolitnom i montažnom monolitnom armiranom betonu.

Rasponi ovih zgrada variraju između 24-30 m. Stabilnost ljuske osigurana je sustavom prednapetih greda za ukrućenje mreže 12 × 12 m. Kontura ljuske se oslanja na prednapregnuti pojas.

U nekim slučajevima preporučljivo je dvorane obložiti šatorskim školjkama u obliku krnje piramide, izrađenim od armiranog betona. Mogu se odmarati duž konture, na dvije strane ili uglove.

Najčešći tipovi ljuski dvostruke zakrivljenosti u građevinskoj praksi prikazani su na sl. 12, f, g, h.

Kupola je rotacijska površina. Sile u njemu djeluju u meridionalnom i latitudinalnom smjeru. Duž meridijana nastaju tlačna naprezanja. Duž geografskih širina, počevši od vrha, nastaju i tlačne sile, koje postupno prelaze u vlačne sile, koje postižu maksimum na donjem rubu kupole. Školjke kupole mogu se oslanjati na vlačni potporni prsten, na stupove - kroz sustav dijafragmi ili ukrućenja, ako školjka ima kvadratni ili poliedarski oblik u tlocrtu.

Kupola je nastala u zemljama Istoka i imala je, prije svega, utilitarnu svrhu. U nedostatku drva, kupole od gline i opeke služile su kao pokrovi za nastambe. Ali postupno, zahvaljujući svojim iznimnim estetskim i tektonskim kvalitetama, kupola je kao arhitektonska forma dobila samostalni semantički sadržaj. Razvoj oblika kupole povezan je sa stalnom promjenom prirode njezine geometrije. Od sfernih i sfernih oblika graditelji prelaze na šiljaste složenih paraboličkih oblika.

Kupole su sferne i višestruke, rebraste, glatke, valovite, valovite (Sl. 16, a). Pogledajmo najtipičnije primjere kupolastih školjki.

Pokrivanje Palače sportova u Rimu (1960.), izgrađene prema nacrtu profesora P.L. Nervi za Olimpijske igre je kuglasta kupola izrađena od montažnih armiranih cementnih elemenata širine od 1,67 do 0,34 m, složenog prostornog oblika (slika 17, a). 114 segmenata kupole počiva na 38 kosih nosača (3 segmenta po 1 nosaču). Nakon dovršetka monolitnih konstrukcija i ugradnje montažnih segmenata, kupolasta konstrukcija počela je djelovati kao jedinstvena cjelina. Zgrada je izgrađena za 2,5 mjeseca.

Krov kupole koncertne dvorane u Matsuyami (Japan), koji su 1954. godine dizajnirali arhitekt Kenzo Tange i inženjer Zibon, segment je lopte promjera 50 m, dizalice od 6,7 m (Sl. 17, b) . U pokrovu za gornju rasvjetu dvorane nalaze se 123 okrugle rupe promjera 60 cm.

Debljina školjke u sredini je 12 cm, na osloncima 72 cm.Zadebljani dio školjke zamjenjuje nosivi prsten.

Kupola nad gledalištem kazališta u Novosibirsku (1932.) ima promjer 55,5 m, uzgon 13,6 m. Debljina ljuske je 8 cm (1/685 raspona). Leži na prstenu presjeka 50 × 80 cm (Slika 17, c).

Kupola izložbenog paviljona u Beogradu (Jugoslavija) izgrađena je 1957. Promjer kupole je 97,5 m s visinom podizanja od 12-84 m. Kupola je konstrukcija koja se sastoji od monolitnog središnjeg dijela promjera 27 m. m, i prstenasti, šuplji, trapezoidni dio armiranobetonske grede , na kojem se oslanja 80 montažnih armiranobetonskih polulukova I-presjeka, poduprtih s tri reda prstenastih ljuski (Slika 17, d).

Kupola stadiona u Portu (Portugal), izgrađena 1981. godine, ima promjer od 92 m.

Pokrov se sastoji od 32 meridijalno postavljena rebra koja se oslanjaju na trokutaste okvire i 8 armiranobetonskih prstenova. Promjer kupole u području njezine potpore na trokutastim okvirima je 72 m, visina kupole je 15 m. Ljuska kupole izrađena je od betona s punilom od pluta na armiranobetonskom okviru.

Na vrhu kupole nalazi se svjetleća lanterna (sl. 17, e).

Na sl. 18 prikazuje primjere kupolastih školjki izrađenih od metala. Iskustvo izgradnje takvih zgrada pokazalo je da nisu bez nedostataka. Dakle, glavni je veliki građevinski volumen zgrada i pretjerano velika masa građevinske strukture.

Posljednjih godina pojavile su se prve kupolaste zgrade s pomičnim krovovima.

Na primjer, za stadion u Pittsburghu (slika 18) korišteni su sektorski elementi školjke od aluminijskih legura koji radijalno klize po površini kupole.

U drvenim kupolama (slika 19, a, b, c), nosive konstrukcije su piljeni ili lijepljeni drveni elementi. U modernim ravnim kupolama glavni elementi okvira rade u kompresiji, zbog čega je upotreba drva posebno preporučljiva.

Od srednjeg vijeka drvo se koristilo u izgradnji kupola kao građevinski materijal. Mnoge drvene kupole koje datiraju iz srednjeg vijeka preživjele su do danas u zapadnoj Europi. Često predstavljaju tavanski pokrov iznad glavne kupole, od opeke. Ove su kupole imale snažan sustav veza krutosti. Među takvim kupolama je, primjerice, glavna kupola Trojice u Lenjingradu. Kupola, promjera 25 m i visine 21,31 m, podignuta je 1834. godine i postoji do danas. Od tadašnjih drvenih kupola ova je bila najveća na svijetu. Ima tipičnu drvenu strukturu koja se sastoji od 32 meridionalna rebra povezana s nekoliko greda prstenastih spona.

Riža. 18 Primjeri kupolastih školjki izrađenih od metala

Godine 1920-30 Kod nas je podignuto nekoliko drvenih kupola značajnih dimenzija. Drvene kupole tankih stijenki pokrivale su spremnike plina promjera 32 m u kemijskim tvornicama Bereznikovsky i Bobrikovsky. U Saratovu, Ivanovu i Bakuu, cirkusi promjera 46, 50 odnosno 67 m bili su prekriveni drvenim kupolama. Te su kupole imale rebrasti dizajn, gdje su rebra bila rešetkasti lukovi (slika 19, b).

Moderna tehnologija lijepljenja drva trajnim vodootpornim sintetičkim ljepilima i odlično iskustvo Proizvodnja lameliranog drva i njegova primjena u građevinarstvu omogućili su uvođenje drva kao novog visokokvalitetnog materijala u konstrukcije velikih raspona. Drvene konstrukcije su jake, izdržljive, otporne na vatru i ekonomične.

Slika 19. Primjeri korištenja drvenih kupolastih ljuski

Kupole izrađene od lameliranog drva koriste se za pokrivanje izložbenih i koncertnih dvorana, cirkusa, stadiona, planetarija i drugih javnih objekata. Arhitektonski i strukturni tipovi lameliranih drvenih kupola vrlo su raznoliki. Najčešće korištene kupole su rebraste kupole, kupole s trokutastom mrežom i mrežaste kupole s kristalnom rešetkom, koje je razvio profesor M.S. Tupoljev.

Brojne lamelirane drvene kupole izgrađene su u SAD-u i Engleskoj.

U državi Montana (SAD) 1956. godine nad zgradom sportskog centra za 15 tisuća gledatelja podignuta je drvena kupola promjera 91,5 m s podiznom granom od 15,29 m (slika 19, c). Nosivi okvir kupole sastoji se od 36 meridijanskih rebara poprečnog presjeka 17,5 × 50 cm Rebra se oslanjaju na donji potporni prsten od valjanih profila i na komprimirani gornji metalni prsten. Kupola je postavljena na armiranobetonske stupove visine 12 m. U svakoj ćeliji, oblikovanoj rebrima i nosačima, dijagonalno poprečno rastegnute su čelične spone. Kupola je postavljena pomoću uparenih polulukova zajedno s gredama i vezicama. Svaki poluluk, dug 45 m, sastavljen je na tlu iz tri dijela.

Presavijene kupole montirane su od armiranih cementnih prostornih ljuski raspoređenih u jedan ili dva sloja ili su izrađene monolitno (slika 19, a).

Kupole u obliku vala koriste se za raspone veće od 50 m. Površina kupole dobiva valoviti oblik kako bi se osigurala veća krutost i stabilnost (slika 20, a, b).

Pokrivanje natkrivene tržnice u Royenneu (Francuska), izgrađeno prema projektu arhitekata Simona i Morisea, inženjera Sargeta 1955., valovita je sferna ljuska od 13 radijalno raspoređenih paraboloida u obliku sinusa (slika 20, a). Promjer kupole je 50 m, visina 10,15 m, širina vala 6 m, debljina 10,5 cm Donji rubovi valova naliježu izravno na temelj.

Pokrov cirkusa u Bukureštu (1960.), koji je dizajnirao Institut Projekt Bukurešt, je kupola u obliku vala promjera 60,6 m, koja se sastoji od 16 segmenata paraboličnog vala (slika 20, b). Debljina ljuske je 7 cm na vrhu, 12 cm na nosačima. Kupola se oslanja na 16 stupova koji su međusobno povezani poligonalnim prednapregnutim armiranobetonskim pojasom koji preuzima sile potiska u kupoli.

Školjke s prijenosnom površinom koriste se za oblaganje pravokutnih ili poligonalnih prostorija. Takve ljuske naliježu na dijafragme sa svih strana poligona. Površina prijenosne ljuske nastaje translatornim kretanjem jedne krivulje duž druge, pod uvjetom da su obje krivulje zakrivljene prema gore i nalaze se u dvije međusobno okomite ravnine (slika 12, e).

Prijenosne ljuske (slika 12, d) rade u poprečnom i uzdužnom smjeru poput lukova.

Snažne spone obješene ispod uzdužnih rebara apsorbiraju potisak u smjeru leta. U poprečnom smjeru potisak ljuske u vanjskim rasponima preuzimaju dijafragme za ukrućenje i bočni elementi, au srednjim rasponima potisak preuzimaju susjedne ljuske. Često se pretpostavlja da su poprečni presjeci prijenosnih školjki duž cijele duljine luka, osim zona potpore, kružni (slika 16, b).

Primjer ljuske s prijenosnom površinom je poklopac tvornice gume u Brynmawru (Južni Wales, Engleska), izgrađen 1947. (slika 21, b). Premaz se sastoji od 9 pravokutnih eliptičnih školjki dimenzija 19 ×26 m. Debljina školjki je 7,5 cm.Krutost školjki osiguravaju bočne dijafragme.

U potpornim zonama ljuska može završiti konoidnim elementima koji omogućuju prijelaz iz kružnog presjeka srednje zone u pravokutni po liniji oslonca.

Koristeći ovaj sustav, u Lenjingradu je izgrađen pokrov nad garažom za automobile s rasponom od 96 m, koji se sastoji od 12 svodova, svaki širok 12 m.

Sferne školjke jedra nastaju kada je sferna površina ograničena okomitim ravninama izgrađenim na stranicama kvadrata. Dijafragme krutosti u ovom su slučaju iste za sve četiri strane (slika 12, c, e, slika 16).

Montažne rebraste sferne školjke veličine 36 × 36 m koriste se u izgradnji mnogih industrijskih objekata (slika 21, e). Ovo rješenje koristi ploče četiri standardne veličine: u središnjem dijelu kvadrat 3 × 3 m, a na periferiji - rombične školjke, blizu veličine kvadrata. Ove ploče imaju dijagonalna radna rebra i mala zadebljanja duž konture.

Krajevi armature dijagonalnih rebara su izloženi. Tijekom ugradnje zavaruju se pomoću nadzemnih šipki. Šipke sa spiralnom armaturom postavljene na njih postavljaju se u šavove između ploča u području kutnih spojeva. Nakon toga, šavovi su zapečaćeni.

Sferni pokrov zgrade trgovačkog centra Novosibirsk ima dimenzije u tlocrtu 102 × 102 m, uspon konturnih lukova jednak je 1/10 raspona. Krivulja generatrise ljuske ima isti uspon.

Ukupni uspon ljuske je 20,4 m. Površina ljuske je izrezana uzimajući u obzir uzorak prijenosa. U kutnim područjima pokrovne ploče postavljaju se dijagonalno radi postavljanja napregnute armature u uzdužnim (dijagonalnim) spojevima.

Potporni dijelovi kutnih dijelova obloge, koji doživljavaju najveći stres, izrađeni su od monolitnog armiranog betona.

Pokrivače dvorane za sastanke od 1200 sjedećih mjesta na Massachusetts Institute of Technology u Bostonu (SAD) dizajnirao je arhitekt Ero Saariner. To je sferična ljuska promjera 52 m i ima oblik trokuta u tlocrtu.

Sferična ljuska prevlake je 1/8 sferne površine. Duž konture, školjka se oslanja na tri zakrivljena nosiva pojasa, koji prenose sile na nosače smještene u tri točke (slika 21, d). Debljina ljuske od 9 do 61 cm.

Tako velika debljina ljuske na nosačima objašnjava se značajnim momentima savijanja koji nastaju u ljusci zbog velikih izreza, što ukazuje na neuspješno projektno rješenje.

Pokrov trgovačkog centra u Canoeu (Havajski otoci, SAD) izrađen je u obliku kuglaste školjke glatke površine dimenzija 39,01 × 39,01 m. Školjka nema dijafragmu krutosti i svojim uglovima se oslanja na 4 upornjaka. Debljina ljuske 76-254 mm. (Slika 21, a).

Pokrov (Španjolska) natkrivene tržnice u Algecirosu, izgrađene 1935. prema nacrtu inženjera Torroje i arhitekta Arcasa, osmerokutna je sferna ljuska promjera 47,6 m.

Osam nosača na kojima leži školjka međusobno su povezani poligonalnim pojasom koji apsorbira potisak školjke (slika 21, c).

5 Ljuske suprotnog smjera zakrivljenosti

Ljuske suprotnih smjerova jedne i druge zakrivljenosti nastaju pomicanjem pravca (generatora) po dvjema vodećim krivuljama. To uključuje konoide, jednospolne hiperboloide revolucije i hiperbolične paraboloide (slika 12, f, g, h).

Kada se formira konoid, generatrix se oslanja na krivulju i ravnu liniju (slika 12, g). Rezultat je površina suprotnog smjera jedne zakrivljenosti. Konoid se uglavnom koristi za krovne krovove i omogućuje dobivanje mnogo različitih oblika. Smjer konoidne krivulje može biti parabola ili kružna krivulja. Konoidna ljuska u premazu sjene omogućuje prirodno osvjetljenje i ventilaciju prostorija (slika 16, d, e).

Nosivi elementi konoidnih ljuski mogu biti lukovi, grede i druge konstrukcije.

Raspon takvih ljuski kreće se od 18 do 60 m. Vlačna naprezanja koja nastaju u konoidnoj ljusci prenose se na krute dijafragme. Opterećenje konoidne ljuske nose četiri oslonca, obično smještena na četiri kutne točke ljuske.

Primjer je prijemno-skladišna zgrada natkrivene tržnice u Toulouseu (Francuska), izgrađena prema nacrtu inženjera Prata. Tržnica je pokrivena konstrukcijom koja se sastoji od paraboličkih armiranobetonskih lučnih rešetki raspona 20 m, s podiznom granom od 10 m i konoidnim ljuskama debljine 70 mm, razmak između lukova je 7 m. Utovarne platforme smještene uzdužno strane zgrade pokrivene su cilindričnim ljuskama u obliku konzola duljine 7 m, koje drže sajle oslonjene na lukove (sl. 22, a).

Generatrix jednospolnog hiperboloida revolucije omotava se oko osi s kojom se siječe u nagnutom položaju (slika 12, h). Kada se ta linija pomiče, pojavljuju se dva sustava generatrisa koji se sijeku na površini ljuske.

Primjer upotrebe ove školjke su tribine trkaće staze Zarzuela u Madridu (slika 22, b) i tržnica u Co (Francuska) (slika 22, c).

Formiranje površine hiperboličkog paraboloida (hipara) određeno je sustavima neparalelnih i nepresijecanih ravnih linija (slika 12, h), koje se nazivaju vodeće linije. Svaka točka hiperboličkog paraboloida je sjecište dviju generatrisa koje čine plohu.

Riža. 22 Primjeri uporabe konoidnih ljuski i hiperboloida revolucije

Kod jednoliko raspodijeljenog opterećenja naprezanja u svim točkama na površini hipara imaju konstantnu vrijednost. To se objašnjava činjenicom da su vlačne i tlačne sile iste za svaku točku. Zbog toga hipare imaju veću otpornost na ispupčenje. Kada se ljuska teži savijanju pod opterećenjem, vlačno naprezanje u smjeru normalnom na ovaj tlak automatski raste. To omogućuje proizvodnju ljuski male debljine, često bez rubova.

Prve statičke studije hipara objavio je 1935. godine Francuz Lafaille, ali su praktičnu primjenu našle tek nakon Drugog svjetskog rata. Boroni u Italiji, Ruban u Čehoslovačkoj, Candela u Meksiku, Salvadori u SAD-u, Sarge u Francuskoj. Operativne i ekonomske prednosti hyparsa i neograničene estetske mogućnosti stvaraju ogroman prostor za njihovu upotrebu.

Na sl. 16, f, g, h, i prikazuje moguće kombinacije površina ravnih hipara.

Riža. 23 Primjeri uporabe hipara u graditeljstvu

Pokrivanje dvorane gradskog kazališta u Shizuski (Japan) arhitekt Kenzo Tange, inženjer Shoshikatsu Pauobi (Sl. 23, a). Dvorana ima 2.500 mjesta za gledatelje. Zgrada je kvadratnog tlocrta, sa stranicom jednakom 54 m. Školjka ima oblik hiparuma, čija je površina ojačana ukrućenjima koja se nalaze paralelno sa stranicama kvadrata u razmacima od 2,4 m. Cjelokupno opterećenje od pokrov se prenosi na dva armiranobetonski nosači, međusobno spojeni ispod poda dvorane armirano-betonskim gredama. Dodatni oslonci za ljuskaste grede su tanki ljuljajući stupovi duž pročelja zgrade. Širina grede je 2,4 m, debljina 60 cm, debljina ljuske 7,5 cm.

Kapelu i restoran u parku u Mexico Cityju dizajnirao je inženjer Felix Candela. U tim strukturama korištene su kombinacije nekoliko hiperboličkih paraboloida (Sl. 23, b, c)

Noćni klub u Acapulcu (Meksiko) također je projektirao F. Candela. U ovom radu korišteno je 6 hipara.

Svjetska građevinska praksa bogata je primjerima različitih oblika hipara u graditeljstvu.

6 Obloge od poprečnih rebara i poprečnih šipki

Rebrasti krovište je sustav greda ili rešetki s paralelnim tetivama koje se križaju u dva, a ponekad i u tri smjera. Ovi su premazi po svojim svojstvima slični svojstvima pune ploče. Stvaranjem križnog sustava postaje moguće smanjiti visinu rešetki ili greda na 1/6-1/24 raspona. Treba napomenuti da su križni sustavi učinkoviti samo za pravokutne prostorije s omjerom širine i visine od 1:1 do 1,25:1. S daljnjim povećanjem ovog omjera, struktura gubi svoje prednosti, pretvarajući se u konvencionalni sustav greda. U križnim sustavima vrlo je povoljno koristiti konzole s dosegom do 1/5-1/4 raspona. Racionalno podupiranje poprečnih obloga, koristeći prostornu prirodu njihovog rada, omogućuje optimizaciju njihove upotrebe i izgradnju pokrova različitih veličina i nosača od iste vrste montažnih elemenata tvorničke proizvodnje.

Kod poprečno rebrastih obloga razmak između rebara je od 1,5 m do 6 m. Poprečno rebraste obloge mogu biti čelične, armiranobetonske, drvene.

Poprečno rebraste obloge od armiranog betona u obliku kesona mogu se racionalno koristiti za raspone do 36 m. Za velike raspone treba prijeći na upotrebu čeličnih ili armiranobetonskih rešetki.

Drveni križni pokrivači do 24 veličine × 24 m izrađeni su od šperploče i šipki s ljepilom i čavlima.

Primjer upotrebe poprečnih rešetki može biti projekt Kongresne dvorane u Chicagu koji je 1954. godine dovršio arhitekt Van Der Rohe (SAD). Obloga hale dimenzija 219,5 × 219,5 m (slika 24, a).

Riža. 24 Rebraste obloge od metala

Visina hale do vrha konstrukcija je 34 m. Križne konstrukcije su izrađene od čeličnih rešetki s paralelnim tetivama s visinom dijagonalne rešetke od 9,1 m. Cjelokupna konstrukcija oslanja se na 24 nosača (po 6 nosača sa svake strane). kvadrat).

U izložbenom paviljonu u Sokolniki (Moskva), izgrađenom 1960. prema projektu Mosproekta, postavljen je sustav unakrsnog premazivanja dimenzija 46 × 46 m aluminijskih rešetki poduprtih 8 stupova. Nagib rešetki je 6 m, visina 2,4 m. Krov je izrađen od aluminijskih ploča duljine 6 m (slika 24, b)

Institut VNIIZhelezobeton zajedno s TsNIIEPzhilishchijem razvio je originalni dizajn poprečne dijagonalne obloge dimenzija 64 ×64 m, izrađen od montažnih armiranobetonskih elemenata. Pokrov se oslanja na 24 stupa smještena na stranicama kvadrata od 48 × 48 m, a sastoji se od rasponskog i konzolnog dijela ispupčenja 8 m. Razmak stupova je 8 m.

Ovaj dizajn je našao svoju primjenu u izgradnji Kuće namještaja na Lomonosovskom prospektu u Moskvi (autori A. Obraztsov, M. Kontridze, V. Antonov i dr.) Cjelokupni pokrov je izrađen od 112 prefabriciranih masivnih armiranobetonskih elemenata I - presjek duljine 11,32 m i 32 slična elementa duljine 5,66 m (slika 25). Okvirni element premaza je lagani montažni izolirani štit, na koji je postavljen višeslojni hidroizolacijski tepih.

Štapne prostorne konstrukcije od metala su daljnji razvoj planarne rešetkaste strukture. Načelo jezgrene prostorne strukture poznato je čovječanstvu od davnina; korišteno je u mongolskim jurtama iu kolibama stanovnika tropske Afrike, u okvirnim zgradama srednjeg vijeka, au naše vrijeme - u strukturama bicikla, aviona, dizalice itd.

Šipkaste prostorne strukture postale su raširene u mnogim zemljama svijeta. to se objašnjava jednostavnošću njihove proizvodnje, lakoćom ugradnje i, što je najvažnije, mogućnošću industrijske proizvodnje. Bez obzira na oblik jezgrene prostorne strukture, u njoj se uvijek mogu razlikovati tri vrste elemenata: čvorovi, klipnjače i zone. povezani jedni s drugima u određenom redoslijedu, ovi elementi tvore ravne prostorne sustave.

Prostorni sustavi štapnih konstrukcija uključuju:

Jezgrene konstrukcijske ploče (slika 26);

Mrežaste ljuske (cilindrične i konusne ljuske, prijenosne ljuske i kupole) (Sl. 27).

Jezgrene prostorne strukture mogu biti jednozonske, dvozonske ili višezonske. na primjer, konstruktivne ploče izvode se s dva pojasa, a mrežaste kupole i cilindrične ljuske za normalne raspone izrađuju se s jednim pojasom.

Čvorovi i klipnjače čine prostor između njih (zonu). zone mogu biti u obliku tetraedra, heksaedra (kocke), oktaedra, dodekaedra itd. oblik zone može ali ne mora osigurati krutost sustavu šipki, na primjer, tetraedar, oktaedar i ikosaedar su krute zone. Problem stabilnosti jednoslojnih mrežastih ljuski povezan je s mogućnošću njihovog tzv. „pucanja“ poput ljuski tankih stijenki (slika 26).

Riža. 26 Metalne šipke

Kutak ? može biti znatno manji od sto stupnjeva. Samo klikanje ne dovodi do kolapsa cijele mrežaste strukture, u ovom slučaju struktura dobiva drugu stabilnu ravnotežnu strukturu.

Čvorne veze koje se koriste u štapnim konstrukcijama ovise o dizajnu štapnog sustava. Dakle, u jednoslojnim mrežastim ljuskama treba koristiti čvorne veze s krutim stezanjem šipki u smjeru normalnom na površinu kako bi se izbjeglo "pucanje" čvorova, au konstrukcijskim pločama, kao općenito u sustavima s više pojaseva, kruto povezivanje šipki u čvorovima nije potrebno. izvedba čvorne veze ovisi o prostornom rasporedu šipki i mogućnostima proizvođača.

Najčešći sustavi spajanja šipki koji se koriste u svjetskoj praksi su sljedeći:

Sustav "meko" (navojna veza pomoću oblikovanog elementa - kuglice) postao je široko rasprostranjen zbog jednostavnosti izrade i ugradnje (slika 28, c);

Sustav "svemirske palube" piramidalnih, montažnih elemenata, koji su u ravnini gornjeg pojasa međusobno povezani vijcima, au ravnini donjeg pojasa spojeni stezaljkama (slika 28, a);

Spojne šipke zavarivanjem pomoću prstenastih ili sfernih dijelova (slika 28, b);

Klipnjače koje koriste savijene umetke na vijcima itd. (Sl. 28, d); jezgrene (konstrukcijske) ploče imaju sljedeće osnovne geometrijske uzorke:

Struktura dvostrukog remena s dvije obitelji šipki remena;

Struktura dvostrukog remena s tri obitelji šipki remena;

Struktura dvostrukog remena s četiri obitelji šipki remena.

Prva struktura je danas najjednostavnija i najčešće korištena struktura. Karakterizira ga jednostavnost nodalnih veza (ne više od devet šipki susreće se u jednom čvoru) i pogodan je za pokrivanje prostorija s pravokutnim tlocrtom. Pretpostavlja se da je konstrukcijska visina konstrukcijske ploče 1/20 ... 1/25 raspona. s normalnim rasponima do 24 m, visina ploče je 0,96 ... 1,2 m. Ako je konstrukcija izrađena od šipki iste duljine, ta je duljina 1,35 ... 1,7 m. Stanice konstrukcijske ploče s takve se dimenzije mogu pokriti konvencionalnim krovni elementi(hladno ili izolirano) bez dodatnih greda ili obloga. sa značajnim rasponima ploče, potrebno je postaviti grede ispod krova, jer će s rasponom od 48 m visina ploče biti oko 1,9 m, a duljina šipki oko 2,7 m. Primjeri upotreba konstrukcijskih ploča u konstrukciji prikazana je na sl. 29. Mrežaste cilindrične ljuske izrađuju se u obliku štapićastih mreža s identičnim ćelijama (slika 27). Najjednostavnija mrežasta cilindrična ljuska nastaje savijanjem ravne trokutaste mreže. ali cilindrična mrežasta ljuska može se lako dobiti s rombičnim oblikom mreže. Kod ovih ljuski čvorovi se nalaze na površini različitih radijusa, što poput dvostruke zakrivljenosti povećava nosivost ljuske. Ovaj efekt se također može postići u trokutastoj rešetki.

Riža. 28 Neke vrste čvornih veza u štapnim konstrukcijama

Mrežaste kupole, koje imaju dvostruku zakrivljenu površinu, obično se izrađuju od šipki različitih duljina. njihov oblik je vrlo raznolik (slika 27, a). Geodetske kupole, čiji je tvorac inženjer Futtler (SAD), su konstrukcija kod koje je površina kupole podijeljena na jednakostranične sferne trokute, oblikovane ili šipkama različitih duljina ili pločama različitih veličina. Mrežaste stožaste ljuske slične su dizajnu mrežastim kupolama, međutim, slabije su u krutosti. Njihove prednosti su uvlačiva površina, što olakšava rezanje krovnih elemenata. Geometrijska struktura mrežastih stožastih ljuski može se graditi na oblicima pravilnih mnogokuta, s tri, četiri ili pet jednakostraničnog trokuta koji se susreću na vrhu stošca. Svi štapovi sustava imaju istu duljinu, ali se kutovi u susjednim horizontalnim tetivama ljuske mijenjaju. Drugi oblici mrežastih ljuski prikazani su na sl. f 27, b, c, e. Krovni pokrovi u prostornim šipkastim konstrukcijama, kao što su konstrukcijske ploče, malo se razlikuju od onih koji se obično koriste za čelične konstrukcije. Obloge mrežastih ljuski jednostruke i dvostruke zakrivljenosti rješavaju se različito. Pri korištenju pluća termoizolacijski materijali Ovi premazi u pravilu ne zadovoljavaju toplinske zahtjeve (zimi hladno, ljeti vruće). Kao toplinska izolacija, možemo preporučiti optimalni materijal - polistirensku pjenu.

Može biti monolitna (pokrivanje lijevanim krovom) ili montažna, može se postavljati direktno u kalupe u kojima se izrađuju armiranobetonski montažni krovni elementi itd. ovaj materijal je lagan (gustoća 200 kg/m 3), vatrootporan i ne zahtijeva cementni estrih. Također se koriste i drugi polukruti i meki sintetički izolacijski materijali.

Trenutačno najperspektivnije treba smatrati korištenje krovova u boji mastiksa, jer istodobno rješavaju problem vodonepropusnosti i izgleda konstrukcija, što je posebno važno za premaze dvostruke zakrivljenosti. koristi se što omogućuje dobivanje različitih nijansi boja krova (razrađen istraživački projekt polimerni krovovi). U strukturama gdje krovna površina nije vidljiva, mogu se koristiti krovni tepih ili sintetičke folije i tkanine. dobri rezultati omogućuje korištenje krovnih paketa izrađenih od valovitih aluminijskih ploča s utisnutom krutom sintetičkom izolacijom.

Pokrivanje krova metalnim materijalima nije ekonomski isplativo. O odvodnji s krovne površine odlučuje se u svakom slučaju pojedinačno.

5. Viseće (kabelske) konstrukcije

Godine 1834. izumljeno je žičano uže - novi konstruktivni element koji je našao vrlo široku primjenu u građevinarstvu zbog svojih izvanrednih svojstava - velike čvrstoće, male težine, fleksibilnosti, trajnosti. U građevinarstvu su žičana užad najprije korištena kao nosive konstrukcije visećih mostova, a zatim je postao široko rasprostranjen u visećim oblogama velikog raspona.

Razvoj suvremenih konstrukcija s užadima započeo je krajem 19. stoljeća. Tijekom izgradnje izložbe u Nižnjem Novgorodu 1896. ruski inženjer V.G. Šuhov je prvi upotrijebio prostorno radnu metalnu konstrukciju, gdje je rad krutih elemenata na savijanje zamijenjen radom savitljivih užadi na napetost.

1 Viseće navlake

Viseće obloge koriste se na zgradama gotovo svih konfiguracija. Arhitektonski izgled objekata s visećim krovovima je raznolik. Za viseće obloge koriste se žice, vlakna, šipke od čelika, stakla, plastike i drva. Od početka stoljeća u našoj zemlji izgrađeno je više od 120 zgrada s visećim krovovima. Domaća znanost stvorila je teoriju za izračunavanje visećih sustava i konstrukcija pomoću računala.

Trenutno postoje obloge s rasponom od oko 500 m. Kod visećih obloga troši se cca 5-6 kg čelika po 1 m na nosive elemente (kabele) 2pokriveno područje. Kabelske konstrukcije imaju visok stupanj spremnosti, a njihova instalacija je jednostavna.

Stabilnost visećih obloga osigurava se stabilizacijom (prednaprezanjem) savitljivih užadi (sajla). Stabilizacija kabela može se postići opterećenjem u jednopojasnim sustavima, stvaranjem dvopojasnih sustava (kabelske rešetke) i samozatezanjem kabela u križnim sustavima (kabelska mreža). Ovisno o načinu stabilizacije pojedinih kabela, mogu se izraditi različite ploče visećih konstrukcija (slika 30, 1).

Viseće obloge jednostruke zakrivljenosti su sustavi jednostrukih užadi i dvopojasni sustavi s užadima. Sustav pojedinačnih kabela (slika 30, 1, a) je nosiva struktura premaza koja se sastoji od paralelnih elemenata (kabela) koji tvore konkavnu površinu.

Za stabilizaciju kabela ovog sustava koriste se montažne armiranobetonske ploče. U slučaju ugradnje kabela u strukturu obloge, dobiva se viseća ljuska. Veličina vlačnih sila u kabelima ovisi o njihovom ugibu u sredini raspona. optimalna vrijednost progiba je 1/15-1/20 raspona. Užarene obloge s paralelnim pojedinačnim kabelima koriste se za pravokutne zgrade. Postavljanjem točaka ovjesa kabela na konturu nosača na različitim razinama ili davanjem različitih ugiba, moguće je stvoriti oblogu sa zakrivljenošću u uzdužnom smjeru, koja će omogućiti vanjsku drenažu iz obloge. Dvopojasni kabelski sustav ili kabelska rešetka sastoji se od nosivih i stabilizirajućih kabela različitih zakrivljenosti. Premazi na njima mogu imati malu masu (40-60 kg/m2). 2). Nosivi i stabilizirajući kabeli međusobno su povezani šipkama okruglog presjeka ili nosačima kabela. Prednost dvopojasnih kabelskih sustava s dijagonalnim vezicama je u tome što su vrlo pouzdani pri dinamičkim utjecajima i imaju malu deformaciju. Optimalna količina progiba (podizanja) kabelskih nosača za gornji pojas je 1/17-1/20, za donji pojas 1/20-1/25 raspona (Sl. 30, Sl. 1, c). Na sl. Na slici 31 prikazani su primjeri jednostrukih zakrivljenih krovnih krovova s ​​užadima. Kabelske obloge dvostruke zakrivljenosti mogu se predstaviti sustavom pojedinačnih kabela i dvostrukim pojasevima, kao i križnim sustavima (kabelska mreža). Obloge sustavima pojedinačnih kabela najčešće se izvode u prostorijama kružnog tlocrta i radijalnog postavljanja kabela. Kabeli su pričvršćeni na jednom kraju na komprimirani potporni prsten, a drugi - do rastegnutog središnjeg prstena (slika 30, slika 1, b). Moguća je opcija ugradnje u središte nosača. Sustavi s dvostrukim pojasom prihvaćaju se slično kao i podovi s jednom zakrivljenošću.

Riža. 31 Primjeri užarenih obloga jednostruke zakrivljenosti

U pokrivačima s kružnim tlocrtom moguće su sljedeće mogućnosti relativnog položaja nosivih i stabilizirajućih kabela: kabeli se odvajaju ili konvergiraju od središnjeg prstena do potpornog, kabeli se međusobno presijecaju, razilaze se u središtu i na opseg pokrova (slika 30). Križni sustav (mreže kabela) čine dvije porodice paralelnih kabela (nosećih i stabilizirajućih) koje se sijeku. Površina premaza u ovom slučaju ima oblik sedla (slika 30, slika 1, d). Sila prednaprezanja u stabilizirajućim kabelima prenosi se na potporne kabele u obliku koncentriranih sila koje se primjenjuju na čvorovima presjeka. upotrebom križnih sustava moguće je dobiti različite oblike kabelskih obloga. za poprečne sustave s užadima, optimalna vrijednost za podiznu granu stabilizirajućih kabela je 1/12-1/15 raspona, a progib nosivih kabela je 1/25-1/75 raspona. Izgradnja takvih obloga je radno intenzivna. Prvi ga je upotrijebio Matthew Nowitzky 1950. Sjeverna Karolina). Križni sustav omogućuje upotrebu lakih krovnih pokrova u obliku montažnih ploča od laganog betona ili armiranog cementa.

Na sl. Na slikama 31 i 32 prikazani su primjeri krovišta s užadima s jednostrukom i dvostrukom zakrivljenošću. Oblik kabelskog pokrova i obris tlocrta konstrukcije koja se pokriva određuju geometriju potporne konture pokrova, a time i oblik potpornih (potpornih) konstrukcija. Ove konstrukcije su ravni ili prostorni okviri (čelični ili armiranobetonski) sa stupovima konstantne ili promjenjive visine. Elementi nosive konstrukcije su prečke, nosači, podupirači, nosači kabela i temelji. potporne konstrukcije moraju osigurati postavljanje sidrenih pričvršćenja kabela (kabela), prijenos reakcija sila u kabelima na podnožje konstrukcije i stvaranje krute potporne konture prevlake kako bi se ograničile deformacije kabelskog sustava.

U oblogama s pravokutnim ili kvadratnim tlocrtom, kabeli (kabelske rešetke) obično se nalaze paralelno jedan s drugim. Prijenos potiska može se izvesti na nekoliko načina:

Kroz krute grede smještene u ravnom pokrovu na krajnjim dijafragmama (čvrsti zidovi ili podupirači); međustupovi percipiraju samo dio okomitih komponenti sila u kabelima (slika 33, c);

Prijenos potiska na okvire koji se nalaze u ravnini kabela, s prijenosom sila potiska izravno na krute okvire ili podupirače koji se sastoje od rastegnutih ili komprimiranih šipki (stalci, podupirači). Velike vlačne sile koje nastaju u podupiračima podupirača okvira percipiraju se pomoću posebnih sidrenih uređaja u tlu u obliku masivnih temelja ili konusnih (šupljih ili čvrstih) armiranobetonskih sidara (Sl. 33, b);

Prijenos potiska preko zateznih užadi najekonomičniji je način apsorbiranja potiska; Dečki se mogu pričvrstiti na neovisne stupove i temelje sidra ili kombinirati s nekoliko dečaka po stupu ili jednom sidrenom uređaju (Sl. 33, a).

U kružnim oblogama, kabeli ili kabelske rešetke raspoređeni su radijalno. Kada ravnomjerno raspoređeno opterećenje djeluje na oblogu, sile u svim kabelima su jednake, a vanjski potporni prsten je ravnomjerno komprimiran. U ovom slučaju nema potrebe postavljati sidrene temelje. Kada je opterećenje neravnomjerno, mogu se pojaviti momenti savijanja u potpornom prstenu, što treba uzeti u obzir i izbjegavati prekomjerne momente.

Za kružne obloge koriste se tri glavne mogućnosti potpornih konstrukcija:

S prijenosom potiska na vodoravni vanjski potporni prsten (Sl. 33, d);

S prijenosom sila u kabelima na nagnuti vanjski prsten (slika 33, d);

S prijenosom potiska na nagnute konturne lukove koji miruju

na nekoliko nosača koji apsorbiraju vertikalne sile od premaza (slika 33, f, g).

Kako bi apsorbirali sile u lukovima, njihove pete se oslanjaju na masivne temelje ili su vezane vezicama. Teorija izračuna kabelskih rešetki sada je prilično razvijena, postoje radne formule i računalni programi.

2 Viseće konstrukcije s užadima

Za razliku od ostalih vrsta visećih pokrova, kod visećih pokrova nosivi kablovi se nalaze iznad površine krova.

Nosivi sustav visećih obloga sastoji se od kabela s okomitim ili kosim ovjesima, koji nose ili svjetlosne grede ili izravno pokrovne ploče.

Kabeli se pričvršćuju na nosače učvršćene u uzdužnom i poprečnom smjeru.

Spušteni stropovi mogu imati bilo koji geometrijski oblik i izrađeni su od bilo kojeg materijala.

U visećim užadnim konstrukcijama nosivi stupovi mogu biti smješteni u jednom, dva ili više redova u uzdužnom ili poprečnom smjeru (slika 34).

Prilikom postavljanja visećih konstrukcija s užadima, umjesto letvica, možete koristiti konzolne produžetke obloga koje uravnotežuju napetost u kabelima.

Neki primjeri iz praktična konstrukcija.

Spušteni krov s prozirnim plastičnim krovom prvi put je izgrađen 1949. godine iznad autobusnog kolodvora u Milanu (Italija). Nagnuti pokrov je sustavom kabela obješen na nagnute potporne stupove. Ravnoteža se postiže posebnim klinovima pričvršćenim na rubove obloge.

Obustavljeno pokrivanje Olimpijskog stadiona u Squawleyu (SAD). Stadion prima 8000 gledatelja. Njegove dimenzije u tlocrtu 94,82 × 70,80 m. viseća obloga sastoji se od osam pari nagnutih kutijastih greda promjenjivog presjeka, poduprtih kabelima. Kabeli su oslonjeni na 2 reda regala postavljenih u razmaku od 10,11 m. Duž greda su položene grede, a duž njih su postavljene ploče kutijastog presjeka dužine 3,8 m. Nosivi kablovi - sajle imaju promjer 57 mm. Pri projektiranju visećih konstrukcija značajna pitanja su zaštita ovjesa od korozije na otvorenom te rješavanje čvorova za prolaz vješalica kroz krov. Da biste to učinili, preporučljivo je koristiti pocinčane užadi zatvorenog profila ili čeličnog profila, dostupne za periodične preglede i bojanje kako bi se izbjegla korozija.

3 Obloge s krutim kabelima i membranama

Kruti kabel je niz štapnih elemenata izrađenih od profilnog metala, zglobno spojenih jedan s drugim i tvoreći slobodno viseću nit kada su krajnje točke pričvršćene na nosače. Spajanje krutih kabela međusobno i na potporne konstrukcije ne zahtijeva upotrebu složenih sidrenih uređaja i visokokvalificirane radne snage.

Glavna prednost ovog premaza bila je njegova visoka otpornost na usisavanje i lepršanje vjetra (fleksijsko-torzijske vibracije) bez ugradnje posebnih spojeva za vjetar i prednaprezanja. To je postignuto korištenjem krutih kabela i povećanjem konstantnog opterećenja na premazu.

Viseće školjke izrađene od raznih rižinih materijala (čelik, aluminijske legure, sintetičke tkanine itd.) obično se nazivaju membranama. Membrane se mogu proizvesti u tvornici i isporučiti na gradilište smotane u role. Jedan konstruktivni element objedinjuje nosivost i funkciju zatvaranja.

Učinkovitost membranskih obloga povećava se ako se umjesto teških krovova i posebnih utega koristi prednaprezanje za povećanje njihove krutosti. Pretpostavlja se da je ugib membranskih obloga 1/15-1/25 raspona.

Duž konture, membrana je obješena na čelični ili armiranobetonski potporni prsten.

Membrana se koristi za bilo koji geometrijski tlocrtni oblik. Za membrane na pravokutnom planu koristi se cilindrična površina premaza, na okruglom planu - sferna ili konusna (raspon je ograničen na 60 m).

4 Kombinirani sustavi

Pri projektiranju konstrukcija velikog raspona postoje zgrade u kojima je preporučljivo koristiti kombinaciju jednostavnog konstrukcijskog elementa (na primjer, grede, lukovi, ploče) s napetim kabelom. Neke ploče kombiniranog dizajna poznate su već duže vrijeme. To su rešetkaste konstrukcije u kojima remen-greda djeluje na kompresiju, a metalna šipka ili kabel percipira vlačne sile. U složenijim konstrukcijama postalo je moguće pojednostaviti konstruktivni dizajn i time postići ekonomski učinak u usporedbi s tradicionalnim konstrukcijama velikog raspona. U izgradnji Palače sportskih igara Zenit u Lenjingradu korištena je lučna rešetka za kablove. plan gradnje pravokutne veličine 72 × 126 m. Nosivi okvir ove hale projektiran je u obliku deset poprečnih okvira s nagibom od 12 m i dva polu-drvena krajnja zida. svaki od okvira izrađen je u obliku bloka od dva nagnuta stupa-podupirača u obliku slova V, četiri nosača stupova i dva lučna nosača kabela. Širina svakog bloka je 6 m. Armirano-betonski stupovi-podupirači su stegnuti u podnožju i zglobno priliježu na lučno-kabelsku rešetku. Navojni stupovi na vrhu i dnu su šarkama. uravnoteženje sila potiska događa se uglavnom u samoj prevlaci. Ovaj ovaj sustav povoljno se uspoređuje s čisto užarenim konstrukcijama, koje na pravokutnom tlocrtu zahtijevaju ugradnju nosača, podupirača ili drugih posebnih naprava. Prednaprezanje kabela omogućit će značajno smanjenje momenata u luku koji nastaju pod određenim vrstama opterećenja.

Poprečni presjek čeličnog luka je I-greda visine 900 mm. Kabeli su izrađeni od užadi zatvorenog tipa sa ugrađenim sidrima.

Armiranobetonska ploča ojačana rešetkama korištena je za pokrivanje devet dionica tlocrtnih dimenzija 12 × 12 m robna kuća u Kijevu. Gornja struna svake ćelije sustava sastoji se od devet ploča veličine 4×4 m. Donji pojas izrađen je od ukrštenih armaturnih šipki. Ove šipke su zglobno pričvršćene na dijagonalna rebra kutnih ploča, što omogućuje zaključavanje sila sustava unutar njega, prenoseći samo okomito opterećenje na stup.

5 Konstruktivni elementi i detalji kabelskih obloga

Žičana užad (užad). Glavni konstrukcijski materijal užarenih obloga izrađen je od hladno vučene čelične žice promjera 0,5-6 mm, vlačne čvrstoće do 220 kg/mm 2. Postoji nekoliko vrsta kablova:

Spiralni kabeli (Sl. 35, 1, a), koji se sastoje od središnje žice na kojoj je nekoliko redova okruglih žica spiralno namotano uzastopno u lijevom i desnom smjeru;

Višežilni kabeli (Sl. 35, Sl. 1, b), koji se sastoje od jezgre (konopljino uže ili užad), na koju su užeti žice namotani jednosmjerno ili križno (užeti mogu imati spiralno uvijanje ) u ovom slučaju kabel će se zvati spiralno upleteni;

Zatvoreni ili poluzatvoreni kabeli (slika 35, slika 1, c, d), koji se sastoje od jezgre (na primjer, u obliku spiralnog kabela), oko koje su namotani redovi oblikovanih žica, osiguravajući njihovo čvrsto prianjanje (kod poluzatvorenog rješenja, kabel ima jedan red namota od okruglih i oblikovanih žica);

Kabeli (snopovi) paralelnih žica (Sl. 35, Sl. 1, e), pravokutnog ili poligonalnog poprečnog presjeka i međusobno povezani na određenim udaljenostima ili zatvoreni u zajednički omotač;

Ravni vrpčasti kabeli (slika 35, slika 1, e), koji se sastoje od niza upletenih kabela (obično četverožilnih) s naizmjeničnim desnim ili lijevim uvijanjem, međusobno povezanih jednostrukim ili dvostrukim šivanjem žicom ili tankim žičanim nitima, zahtijevaju pouzdanu zaštita od korozije. Moguće su sljedeće metode antikorozivne zaštite kabela: pocinčavanje, premazi boja ili maziva, oblaganje plastičnom ljuskom, oblaganje ljuskom od rižinog čelika s ubrizgavanjem bitumena ili cementnog morta u ljusku, betonski premaz.

Krajevi kabela moraju biti izrađeni tako da čvrstoća kraja nije manja od čvrstoće kabela i prijenosa sile s kabela na druge elemente konstrukcije. Tradicionalna vrsta krajnjeg pričvršćivanja kabela je petlja s pletenicom (slika 35, slika 2, a), kada se kraj kabela odmotava u niti koje su utkane u kabel. Kako bi se osigurao ravnomjeran prijenos sile u spoju, u petlju se umetne naprstak. Po dužini, kabeli su također spojeni pletenicom, osim zatvorenih spojeva. Umjesto pletenica, često se koriste stezaljke za pričvršćivanje i spajanje kabela:

Utiskivanje obje grane kabela s petljastim pričvršćivanjem u ovalnu spojnicu od lakog metala, čije unutarnje dimenzije odgovaraju promjeru kabela (slika 35, slika 2, b);

Vijčani spojevi kada se kraj kabela razmota u pramene, koje se polažu oko šipke s navojem, a zatim se utisnu u laganu metalnu spojnicu (slika 35, slika 2, c);

Pričvršćivanje pomoću stezaljki (slika 35, slika 2, e, j), koje se ne preporučuju za zategnute kabelske kabele, jer s vremenom slabe;

Pričvršćivanje kabela s metalnom ispunom (slika 35, slika 2, f, g), kada se kraj kabela razmota, očisti, odmasti i stavi u konusnu unutarnju šupljinu posebnog vrha spojnice, a zatim spojnicu puni se rastaljenim olovom ili legurom olovo-cink (moguće je punjenje betonom);

Klinasto pričvršćivanje kabela, rijetko se koristi u građevinarstvu;

Zatezači (sl. 35, sl. 2, d), koji se koriste za podešavanje duljine kabela tijekom instalacije i njihovo prethodno zatezanje. Sidrene jedinice služe za apsorbiranje sila u kabelima i njihov prijenos na nosive konstrukcije. u prednapetim kabelskim oblogama također se koriste za prednapinjanje kabela. Na sl.e 35, sl. 2, i prikazuje sidrenje radijalnog kabela kružne kabelske obloge u komprimiranom potpornom prstenu. Kako bi se osiguralo slobodno kretanje kabela kada se njegov kut nagiba promijeni, konusni rukavci ispunjeni bitumenom ugrađeni su u potporni prsten i susjednu ljusku premaza. kruti potporni prsten i fleksibilna ljuska odvojeni su dilatacijskim spojem.

Premazi i krovovi, ovisno o vrsti kabelskog sustava, koriste tešku ili laganu strukturu premaza.

Teški pokrovi izrađeni su od armiranog betona. njihova težina doseže 170-200 kg / m 2, za montažne obloge, ravne odn rebraste ploče pravokutnog ili trapezoidnog oblika. montažne ploče obično se objese između kabela, a šavovi između ploča se fugiraju.

Lagani premazi težine 40-60 kg/m 2obično izrađeni od čeličnih ili aluminijskih profiliranih limova velikih dimenzija, koji istovremeno služe i kao nosivi elementi ograde i krova ako toplinska izolacija nedostaje ili je pričvršćena odozdo. Kod postavljanja toplinske izolacije na panele potrebno je postaviti dodatni krovni pokrov. Preporučljivo je napraviti lake premaze od lakih metalnih ploča s izolacijom postavljenom unutar ploča.

6. Transformabilne i pneumatske obloge

1 Transformabilne obloge

Transformabilni premazi su premazi koji se mogu jednostavno sastaviti, transportirati na novo mjesto, pa čak i potpuno zamijeniti novim dizajnerskim rješenjem.

Razlozi za razvoj takvih struktura u arhitekturi suvremenih javnih zgrada su višestruki. To uključuje: brzo zastarijevanje funkcija građevina, pojavu novih laganih i trajnih građevinskih materijala, tendenciju približavanja ljudi okolišu, taktično uklapanje građevina u krajolik, i konačno, sve veći broj zgrada. za privremene potrebe ili za neregularan boravak ljudi u njima.

Kako bi se stvorile lagane montažne konstrukcije, bilo je potrebno, prije svega, napustiti zagradne konstrukcije od armiranog betona, armiranog cementa, čelika, drva i prijeći na lagane tkanine i filmske obloge koje štite prostore od vremenskih čimbenika (kiše, snijega). , sunce i vjetar) , ali gotovo da ne rješavaju udobno psihološke probleme: pouzdanost zaštite od lošeg vremena, trajnost, funkcija toplinske izolacije itd. Nosive funkcije transformabilnih konstrukcija izvode se različitim tehnikama. Sukladno tome, mogu se podijeliti u tri glavne skupine: toplinske obloge, pneumatske strukture i transformabilni kruti sustavi.

2 Šator i pneumatske strukture

Šatorske pneumatske konstrukcije su u biti membranske obloge, ali funkcije zatvaranja obavljaju tkanine i filmski materijali, nosive funkcije nadopunjuju sustavi kabela i jarbola ili krute strukture okvira. U pneumatskim konstrukcijama nosivu funkciju obavlja zrak ili drugi laki plin. pneumatske i nadstrešne konstrukcije pripadaju klasi mekih školjki i mogu im se dati bilo koji oblici. Njihova je osobitost sposobnost da percipiraju samo vlačne sile. Za ojačanje mekih školjki koriste se čelične sajle koje su izrađene od čelika otpornih na koroziju ili od običnog čelika s polimerni premaz. Kabeli od sintetike i prirodna vlakna.

Ovisno o upotrijebljenim materijalima, meke školjke se mogu podijeliti u dvije glavne vrste:

Izotropne ljuske (od metalne riže i folije, od filma i rižine plastike ili gume, od neorijentirane vlaknasti materijali);

Anizotropne ljuske (od tkanina i armiranih filmova, od žičane i kabelske mreže s ćelijama ispunjenim filmovima ili tkaninama).

Prema svom dizajnu, meke školjke imaju sljedeće vrste:

Pneumatske konstrukcije su meke zatvorene ljuske stabilizirane viškom tlaka zraka (one se pak dijele na pneumatske okvire, pneumatske panele i konstrukcije na zraku);

Pokrivači tendi kod kojih je stabilnost oblika osigurana odgovarajućim izborom zakrivljenosti površine (nema nosivih sajli);

Šatori s užadima predstavljeni su u obliku mekih ljuski jednostruke i dvostruke zakrivljenosti, ojačani cijelom površinom i duž rubova sustavom užadi (kabelskih kabela) koji rade zajedno s ljuskom šatora;

Užarene obloge imaju glavnu nosivu konstrukciju u obliku sustava kabela (kabela) s rižinim, tkaninskim ili filmskim punilom za ćelije kabelske mreže, koja apsorbira samo lokalne sile i primarno obavlja funkciju ograde.

Pneumatske strukture pojavile su se 1946. godine. Pneumatske strukture su mekane ljuske, čija se prednapetost postiže zrakom upumpanim u njih. Materijali od kojih su izrađeni su hermetičke tkanine i ojačane folije. Imaju visoku vlačnu čvrstoću, ali nisu u stanju odoljeti bilo kakvom stresu. Najviše puna upotreba konstruktivna svojstva materijala Dovode do stvaranja raznih oblika, ali svaki od oblika mora biti podvrgnut određenim zakonima. Nepravilno projektirane pneumatske konstrukcije otkrit će grešku arhitekta stvaranjem pukotina i nabora koji narušavaju oblik, odnosno gubitkom stabilnosti.

Stoga je pri stvaranju oblika pneumatskih struktura vrlo važno ostati unutar određenih granica, izvan kojih sama priroda mekih ljuski, opterećenih unutarnjim tlakom zraka, ne dopušta.

U različite zemlje, uključujući i u našoj zemlji, podignuto je na desetke pneumatskih konstrukcija za razne namjene. U industriji se koriste za razne vrste skladišnih objekata, u poljoprivredi se grade stočarske farme, u građevinarstvu se koriste za privremene prostore: izložbene hale, trgovačke i zabavne sadržaje, sportske objekte.

Pneumatske konstrukcije se dijele na zračne, zračne i kombinirane. Pneumatske konstrukcije potpomognute zrakom su sustavi u kojima se stvara višak tlaka zraka u tisućinkama atmosfere. Ljudi praktički ne osjećaju taj pritisak i održavaju ga pomoću niskotlačnih ventilatora ili puhala. Zračno poduprta zgrada sastoji se od sljedećih konstrukcijskih elemenata: fleksibilne tkanine ili plastične ljuske, sidrenih uređaja za dovod zraka i održavanje konstantne razlike tlaka. Nepropusnost konstrukcije osigurana je zrakonepropusnošću materijala ljuske i čvrstom vezom s bazom. Ulazna zračna komora ima dvoja vrata koja se naizmjenično otvaraju, što smanjuje potrošnju zraka tijekom rada školjke. Osnova zračne potporne konstrukcije je konturna cijev izrađena od mekog materijala, napunjena vodom ili pijeskom, koja se nalazi izravno na izravnatom području. U trajnijim konstrukcijama izrađuje se čvrsta betonska podloga na koju se učvršćuje ljuska. Mogućnosti pričvršćivanja školjke na bazu su različite.

Najjednostavniji oblik konstrukcija poduprtih zrakom je kuglasta kupola, u kojoj je naprezanje od unutarnjeg tlaka zraka jednako u svim točkama. Cilindrične ljuske sa sfernim krajevima i toroidalne ljuske postale su široko rasprostranjene. Oblici ljuski za podupiranje zraka određeni su njihovim nacrtom. Dimenzije zračnih potpornih konstrukcija ograničene su čvrstoćom materijala.

Za njihovo ojačanje koristi se sustav istovarnih užadi ili mreža, kao i unutarnje zatezne žice. Zračne konstrukcije uključuju one pneumatske konstrukcije u kojima se stvara višak tlaka zraka u zabrtvljenim šupljinama nosivih elemenata pneumatskih okvira. pneumatski okviri mogu biti predstavljeni u obliku lukova ili okvira koji se sastoje od zakrivljenih ili ravnih elemenata.

Konstrukcije, čiji su okviri lukovi ili okviri, prekriveni su tendom ili povezani umetcima za tende. ako je potrebno, konstrukcija se stabilizira pomoću sajli ili užadi. mala nosivost pneumatskog okvira ponekad dovodi do potrebe da se pneumatski lukovi postave blizu jedan drugome. pritom konstrukcija dobiva novu kvalitetu, koja se može smatrati posebnom vrstom zračnih konstrukcija - pneumatske panelne konstrukcije. Njihova prednost je kombinacija nosivosti i funkcije zatvaranja, visoka toplinska učinkovitost i povećana stabilnost. Drugi tip je pneumatski premaz leće koji se sastoji od dvije ljuske, a zrak pod pritiskom dovodi se u prostor između njih. Nemoguće je ne reći o armiranobetonskim školjkama podignutim pomoću pneumatskih školjki. Da biste to učinili, nanosi se svježa betonska smjesa armaturni kavez, koji se nalazi na tlu duž filma pneumatske školjke. Beton se prekriva slojem folije, au pneumatsku školjku položenu na tlo dovodi se zrak i ona se zajedno s betonom diže u projektirani položaj, gdje beton dobiva čvrstoću. Na taj se način mogu formirati kupolaste građevine, plitke ljuske ravnih kontura i drugi oblici pokrova.

Transformabilni kruti sustavi. Pri projektiranju javnih zgrada ponekad je potrebno predvidjeti proširenje pokrova i njegovo zatvaranje u slučaju lošeg vremena. Prva takva građevina bila je krovna kupola nad stadionom u Pittsburghu (SAD). Zakrilca kupole, klizeći po vodilicama, pomicana su pomoću elektromotora s dva zakrilca, kruto učvršćena u armiranobetonskom prstenu i konzolno postavljena iznad stadiona pomoću posebnog trokutastog oblika. Moskovski arhitektonski institut razvio je nekoliko opcija za transformabilne obloge, posebno preklopni križni pokrov tlocrtne veličine 12 × 12 m i visine 0,6 m od pravokutnih čeličnih cijevi. Preklopna križna konstrukcija sastoji se od međusobno okomitih ravnih rešetkastih nosača. Rešetke jednog smjera su krute od kraja do kraja, a rešetke drugog smjera sastoje se od karika smještenih u prostoru između krutih rešetki.

U institutu se također razvijaju klizno-rešetkaste prostorne pokrovne konstrukcije. Veličina naslovnice 15 × Visoka 15 m 2 m dizajnirana u obliku dvije ploče oslonjene na uglove. Klizna rešetka izrađena je u obliku zateznog sustava, koji se sastoji od parova križnih kutnih profilnih šipki, zglobno povezanih na sjecištima čvornih dijelova, zglobno povezujući krajeve zatega. Kada je sklopljena za transport, konstrukcija ima dimenzije 1,4 × 1,4 × 2,9 m i masom od 2,0 tone, štoviše, njegov volumen je 80 puta manji od dizajna.

Elementi pneumatskih konstrukcija. Zračno poduprte konstrukcije uključuju kao potrebne konstruktivne elemente: samu školjku, sidrene naprave za pričvršćivanje konstrukcije na tlo, pričvršćivanje same školjke na podlogu, ulazne izlazne kapije, sustave za održavanje viška tlaka zraka, ventilacijske sustave, rasvjetu itd.

Školjke mogu imati različite oblike. Pojedinačne trake školjke su prošivene ili zalijepljene. ako je potrebno imati odvojive veze, koristite patentne zatvarače, vezice itd. Sidreni uređaji koji se koriste za osiguranje ravnoteže sustava mogu biti u obliku balastnih utega (montažni i monolitni betonski elementi, balastne vreće i kontejneri, crijeva za vodu itd.), sidra (navojna sidra promjera 100-350 mm, dilatacijska i školjkasta sidra, sidreni piloti i ploče) ili trajne strukture konstrukcije. Školjka je pričvršćena za podnožje konstrukcije pomoću steznih dijelova ili sidrenih petlji, ili balastnih vreća i kabela. kruti nosač je pouzdaniji, ali manje ekonomičan.

Praksa korištenja pneumatskih konstrukcija na zraku. Ideju o korištenju "zračnih cilindara" za pokrivanje prostorija iznio je 1917. W. Lanchester. Pneumatske konstrukcije prvi put je 1945. godine upotrijebila tvrtka Bearder (SAD) za pokrivanje najrazličitijih objekata (izložbene dvorane, radionice, žitnice, skladišta, bazeni, staklenici itd.). Najveće polukuglaste školjke ove tvrtke imale su promjer od 50-60 m. Prve pneumatske strukture odlikovale su se oblicima diktiranim ne zahtjevima arhitektonske ekspresivnosti, već razmatranjima lakoće rezanja ploča. U vremenu od postavljanja prve pneumatske kupole, pneumatske konstrukcije su se brzo i široko proširile po svim zemljama svijeta s razvijenom industrijom polimerne kemije.

No kreativna mašta arhitekata koji su se okrenuli pneumatskim konstrukcijama tražila je nove oblike. 1960. putujuća izložba smještena ispod pneumatske školjke obišla je brojne južnoameričke metropole. Projektirao ju je arhitekt Victor Landi, kojeg i danas treba smatrati pionirom pneumatske arhitekture, budući da je oblik nastojao uskladiti ne samo s funkcijom građevine, već i s općim arhitektonskim konceptom. I doista, zgrada je bila zanimljivog, spektakularnog oblika i plijenila je pozornost posjetitelja (sl. 36). Duljina objekta 92 m, maksimalna širina 38 m, visina 16,3 m. Ukupna natkrivena površina 2500 m2 .

Ova struktura je također zanimljiva jer je obloga formirana od dvije platnene ljuske. Kako bi ih držali na stalnoj udaljenosti jedan od drugoga, korištena je gradacija unutarnjeg tlaka. svaka od ljuski ima neovisne izvore ubrizgavanja. Prostor između vanjske i unutarnje školjke podijeljen je na osam odjeljaka kako bi se osigurala nosivost školjke u slučaju lokalnog puknuća školjke. zračni raspor između ljuski je dobra izolacija od sunčevog pregrijavanja, što je omogućilo napuštanje rashladnih jedinica. Na krajevima školjke ugrađeni su kruti okviri u koje su ugrađena okretna vrata za ulazak posjetitelja. Uz dijafragme su ulazne nadstrešnice u obliku jakih zračnih svodova. Ovi trezori služe za postavljanje dviju privremenih fleksibilnih dijafragmi koje tvore zračnu komoru kada se u paviljon unose glomazni eksponati i oprema.

Oblik konstrukcije i korištenje platnenih školjki osigurava dobre akustične uvjete u unutarnjim učionicama. Ukupna težina strukture, uključujući sve metalni dijelovi(vrata, puhala, pričvrsni elementi itd.) iznosi 28 tona. tijekom transporta zgrada zauzima prostor od 875 m 3i stane u jedan željeznički vagon. Izrada konstrukcije zahtijeva 3-4 radna dana sa 12 radnika.Sva montaža se izvodi na terenu bez upotrebe kranske opreme. Školjka se puni zrakom za 30 minuta i dizajnirana je da izdrži opterećenje vjetrom do 113 km/h. Autor projekta paviljona je arhitekt V. Landi.

Svemirska radiokomunikacijska stanica u Raistingu (Njemačka), izgrađena prema projektu inženjera W. Baird (SAD) 1964. godine, ima meku školjku promjera 48 m, izrađenu od dvoslojne Dacron tkanine presvučene Hypalonom. Ploče tkanine u slojevima nalaze se pod kutom od 45 stupnjeva jedna prema drugoj,

To ljusci daje određenu krutost na smicanje. Unutarnji tlak u ljusci može biti u rasponu od 37-150 mm vodenog stupca (slika 36). Izložbeni paviljon Fuji na Svjetskoj izložbi u Osaki (1970.) projektirao je arhitekt Murata i primjer je graditeljskog rješenja primjenom progresivnih tehničkih rješenja. Pokrov paviljona sastoji se od 16 zračnih cijevi-lukova promjera 4 m i dužine 72 m svaki, međusobno povezanih na 5,0 m. Njihova vanjska površina obložena je neoprenskom gumom. Prekomjerni tlak u lučnim rukavima je 0,08-0,25 atm. Između svaka dva luka polažu se dvije zategnute čelične sajle koje stabiliziraju cijelu konstrukciju (slika 37).

Arhitekt V. Lundy i inženjer Baird dizajnirali su nekoliko pneumatskih kupola za Svjetski sajam u New Yorku 1964. za smještaj restorana. kupole su bile raspoređene u obliku piramide ili kugle. školjke načinjene od filmova jarkih boja imale su fantastično elegantan izgled.

Pokrov ljetnog kazališta u Bostonu (SAD), koji je izradio inženjer W. Brand 1959., kružna je školjka u obliku diska promjera 43,5 m i visine u središtu 6 m. U kabel je ugrađen kabel. rub školjke, koji je na određenim mjestima pričvršćen za nosivi prsten od čeličnih profila. višak unutarnjeg tlaka zraka u ljusci održavaju dva kontinuirano radna puhala i iznosi 25 mm vodenog stupca. težina strukture ljuske 1,22 kg/m 2. Pokrivač se uklanja za zimu.

Paviljon na poljoprivrednoj izložbi u Lausanni (Švicarska). Autor projekta je F. Otto (Stuttgart), tvrtka "Stromeyer" (Njemačka). Pokrov u obliku „jedara“ hiperboličnog paraboličnog oblika je ljuska izrađena od armiranog polivinilkloridnog filma, ojačanog sustavom međusobno prepletenih prednapetih sajli, koje su pričvršćene na sidra i čelične jarbole visine 16,5 m. Raspon je 25 m. (Slika 38, a). Otvorena publika na poljoprivrednoj izložbi u Markkleebergu (DDR). Autori: udruga "Devag", Bauer (Leipzig), Rühle (Dresden). Preklopljeni pokrov u obliku sustava prednapetih žičanih užadi promjera 8, 10 i 15 mm s omotačem razapetim između njih. Pokrov je obješen na 16 fleksibilnih čeličnih stupova i pričvršćen zateznim žicama na 16 sidrenih vijaka. Pokrov je projektiran kao konstrukcija s užadima za tlak vjetra i nagib od 60 kg/m 2(sl. 38) Povijest višestoljetnog razvoja svjetske građevinske umjetnosti svjedoči o velikoj ulozi prostornih struktura u javnim građevinama. U mnogim izvanrednim djelima arhitekture, prostorne strukture su sastavni dio, organski se uklapaju u jednu cjelinu. Napori znanstvenika, dizajnera i graditelja trebali bi biti usmjereni na stvaranje struktura koje bi otvorile široke mogućnosti za različitu funkcionalnu organizaciju zgrada, na poboljšanje projektnih rješenja ne samo s inženjerske strane, već i sa stajališta poboljšanja njihove arhitektonske i umjetničke kvalitete. Cijeli se problem mora riješiti sveobuhvatno, počevši od proučavanja fizičkih i mehaničkih svojstava novih materijala i završavajući pitanjima unutarnjeg sastava. To će omogućiti arhitektima i inženjerima da pristupe rješenju glavni zadatak- masovna gradnja funkcionalno i konstruktivno opravdanih, ekonomičnih i arhitektonski izražajnih javnih zgrada i građevina raznih namjena, dostojnih suvremenog doba.

Rabljene knjige

1.Zgrade s konstrukcijama velikog raspona - A.V. Demina

.Krovne konstrukcije velikog raspona za javne i industrijske zgrade - Zverev A.N.

Internet resursi:

.#"justify">. #"justify">. #"justify">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm - elektronička knjižnica.

Podučavanje

Trebate pomoć u proučavanju teme?

Naši stručnjaci savjetovat će vam ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite svoju prijavu naznačite temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konzultacija.

Konstruktivne odluke metalne prevlake Zgrade velikog raspona mogu biti gredne, lučne, prostorne, viseće bajte, membrane itd. S obzirom da je u ovakvim konstrukcijama glavno opterećenje vlastita težina, treba težiti smanjenju iste, što se postiže upotrebom čelika visoke čvrstoće i aluminija. legure.

Sustavi greda (obično rešetke) uključeni su u poprečne okvire, što poboljšava statički dizajn rada. Za raspone veće od 60-80 m preporučljivo je koristiti lučne obloge (slika 1). Za velike raspone preporučljivo je projektirati takve obloge prednapregnute. U lučnom pokrovu prikazanom na Sl. 2, gornja traka je kruta, a donja traka i lučna rešetka izrađeni su od kablova. Nakon postavljanja luka, potporne jedinice su prisiljene pomaknuti se prema van, što uzrokuje preliminarnu napetost u donjem pojasu i podupiračima luka.

Slika 1. 1 - luk; 2 - zatezanje; 3 - fiksni nosač šarke; 4 - pomični nosač šarke

Slika 2.1 - kabel; 2 - tvrdi pojas

Prostorne rešetkaste prevlačne strukture mogu biti ravne dvoslojne (dvostruke mreže) i zakrivljene jednoslojne (jednomrežne) ili dvoslojne. U dvostrukim mrežastim konstrukcijama dvije paralelne mrežaste plohe međusobno su povezane rešetkastim vezama.

Mrežasti sustavi s pravilnom strukturom nazivaju se strukturnim i koriste se, u pravilu, u obliku ravnih obloga. Oni predstavljaju raznih sustava poprečne rešetke (slika 3). Konstruktivni ravni podovi, zbog velike prostorne krutosti, imaju malu visinu (1/16-1/20 raspona), mogu pokriti velike raspone. Ugradnjom konzolnih prepusta iza potporne linije postiže se smanjenje momenata savijanja i težine premaza.

Slika 3. 1,2 - gornja i donja mreža struka; 3 - naramenice; 4 - tetraedar; 5 - oktaedar; 6 - potporni kapital

Krivolinijski prostorni pokrovi obično imaju cilindričnu ili kupolastu površinu.

Cilindrične prevlake mogu biti jednostruke ili dvostruke (krivolinijske strukture). U poprečnom smjeru djeluju kao svod, čiji potisak percipiraju zidovi ili veze.

Kupolasti pokrovi mogu imati rebrasti (ili rebrasti prsten) dizajn (Sl. 4a) ili mrežasti dizajn (Sl. 4b). U rebrastim kupolama radijalno smještena rebra povezana su međusobno prstenastim nosačima. Ako potonji čine jedan kruti prostorni sustav s rebrima, tada prstenasti nosači rade ne samo za lokalno savijanje, već kao dio kupolastog sustava percipiraju i prstenaste tlačne ili vlačne sile. U mrežastim kupolama konstrukcija, osim rebara i prstenastih elemenata, uključuje i podupirače, što stvara uvjete u kojima šipke djeluju samo na aksijalne sile.

Slika 4. a - rebrasti; b - mreža

Viseće obloge sastoje se od potporne konture i glavnih nosivih elemenata u obliku kabela ili tankih čeličnih limova koji rade na napetost. Budući da glavni elementi pokrova rade na napetost, njihova nosivost određena je čvrstoćom (a ne stabilnošću), što omogućuje učinkovitu upotrebu užadi visoke čvrstoće ili čeličnog lima. Takvi premazi su vrlo ekonomični, ali povećana deformabilnost ograničava njihovu upotrebu za premaze industrijskih zgrada. Osim toga, s obzirom na veliku ekspanziju takvih sustava, preporučljivo je uzeti tlocrt okruglog, ovalnog ili poligonalnog oblika, što olakšava uočavanje ekspanzije. U tom smislu, uglavnom se koriste za pokrivanje sportskih objekata, zatvorenih tržnica, izložbenih dvorana, skladišta, garaža i drugih objekata velikih raspona.

Sastav visećih obloga s užadima uključuje savitljive kablove (čelična užad ili armaturne šipke), postavljene u radijalnom smjeru (Sl. 5a), u ortogonalnim smjerovima (Sl. 5b) ili međusobno paralelne u istom smjeru (Sl. 6). Krivolinijske zatvorene potporne konture rade prvenstveno na kompresiju, a središnji prsten radi na napetost. U tim slučajevima se prenose samo strukture koje nose premaz (zidovi, stupovi, okviri). vertikalne sile. Nasuprot tome, kod otvorenih kontura potisak se prenosi na nosive konstrukcije zgrade, što zahtijeva ugradnju sidrenih temelja koji rade na izvlačenje, ili zidova s ​​kontraforima i sl. Ploče od lakog armiranog betona ili metala s na kabelski sustav polažu se polimerna izolacija, troslojna itd. .

Slika 5. a - radijalni raspored kabela; b - ortogonalno; 1 - pokrovi; 2 - kontura potpore; 3 - središnji prsten

Slika 6. 1,2 - pokrovi u sredini, odnosno na kraju; 3 - kontura potpore; 4 - armiranobetonske ploče; 5 - sidreni temelj

Krovni sustavi visećih kabela vrlo su raznoliki. Često se koristi šatorski kabelski sustav, u kojem se središnji prsten oslanja na stup i diže se na višu razinu od potporne konture.

Primjer takvog sustava je pokrivanje autobusnog kolodvora u Kijevu promjera 161 m. Gore opisani sustavi su s jednim remenom. Osim njih, koriste se i sustavi s dva remena (osobito pod velikim opterećenjima vjetrom), u kojima se stabilizacija premaza provodi pomoću konture obrnute zakrivljenosti. U takvim sustavima, nosivi kabeli imaju zavoj prema dolje, a stabilizirajući - prema gore. Stabilizirajuće užadi na koje je ugrađena paluba mogu se nalaziti iznad nosivih, što uzrokuje kompresiju potpornjaka (slika 7a). Kada se stabilizirajući kabeli nalaze ispod nosivih kabela, veze između njih bit će istegnute (Sl. 7b). Moguća je i treća opcija u kojoj se nosivi i stabilizirajući kabeli križaju, a nosači su stisnuti u središnjem dijelu pokrova i rastegnuti u vanjskim dijelovima (slika 7b).

Slika 7. 1 - stabilizirajući pokrovi; 2 - stalci; 3 - nosivi kablovi

Viseći sustavi tankog lima - membranski premazi - također su postali rašireni u stranoj i domaćoj praksi.

Oni su prostorna konstrukcija izrađena od tankog metalnog lima (čelik ili aluminijske legure) debljine nekoliko milimetara, fiksiranih po obodu u potpornoj konturi. Njihova prednost je kombinacija nosive i zaporne funkcije, kao i povećana industrijska proizvodnja. U nekim slučajevima, umjesto kontinuirane membrane, premaz se formira od zasebnih tankih čeličnih traka koje nisu međusobno povezane. Trake koje se nalaze u dva međusobno okomita smjera mogu se ispreplesti, čime se sprječava njihovo raslojavanje.

Kontinuirana membranska obloga uspješno je korištena za univerzalni stadion na aveniji Mira u Moskvi, čije dimenzije dosežu 183x224 m (slika 8).

Slika 8. Strukturni dijagram pokrova univerzalnog stadiona na aveniji Mira u Moskvi (čelična membrana debljine 5 mm): a - plan; b - uzdužni presjek; u - poprečno

Sportski kompleks, izgrađen u Biškeku, uključuje dvoranu za 3 tisuće gledatelja, čija je obloga dizajnirana u obliku prednapregnutog visećeg sustava membrana-greda (slika 9). Okvir zgrade je izrađen od monolitne armiranobetonske građevine u obliku podupirača postavljenih po obodu tlocrtnih dimenzija 42,5 x 65,15 m. Pokrov se sastoji od same membrane debljine 2 mm, uzdužnih nosača i poprečnih greda - podupirača. . Izolacija u obliku mreža mineralne vune je obješena na membranu s donje strane, strop je izrađen od žigosanih aluminijskih elemenata.

Membranske obloge također se koriste u nizu drugih zgrada velikog raspona. Tako je u Sankt Peterburgu univerzalna sportska dvorana promjera 160 m prekrivena membranskom ljuskom debljine 6 mm. Slične školjke također pokrivaju univerzalnu sportsku dvoranu tlocrtnih dimenzija 66x72 m za 5 tisuća gledatelja u Izmailovu (Moskva), zgradu bazena Pioneer tlocrtnih dimenzija 30x63 m u Harkovu itd.

Preklopljeni krovni svodovi su prostorna konstrukcija koja može biti izrađena od metala (čelik, aluminijske legure), armiranog betona i plastike.

Posebno su učinkoviti takvi premazi od aluminijskih legura. Glavni strukturni element u potonjem može biti ploča u obliku dijamanta (slika 10), savijena duž veće dijagonale. Elementi u obliku dijamanta mogu se međusobno spojiti pomoću cilindričnih šarki ili krutih prirubničkih spojeva. Da bi se povećala prostorna krutost premaza (osobito sa zglobnim spojevima), potrebno je

omogućiti ugradnju uzdužnih spona duž izbočenih čvorova presavijenog luka.

Slika 9. 1 - okvir zgrade; 2 - sustav vješanja membrana-greda

Slika 10.

Konstrukcije velikog raspona igraju značajnu ulogu u svjetskoj arhitekturi. I to je postavljeno u davna vremena, kada se zapravo pojavio ovaj poseban smjer arhitektonskog dizajna.

Ideja i provedba dugoročnih projekata neraskidivo je povezana s glavnom željom ne samo graditelja i arhitekta, već cijelog čovječanstva u cjelini - željom za osvajanjem svemira. Zato je počevši od 125. god. e., kada se pojavila prva građevina dugog raspona poznata u povijesti, Rimski Panteon (promjer baze - 43 m), a završavajući s kreacijama modernih arhitekata, strukture dugog raspona su posebno popularne.

Povijest konstrukcija velikih raspona

Kao što je gore spomenuto, prvi je bio Panteon u Rimu, izgrađen 125. godine. e. Kasnije su se pojavile i druge veličanstvene građevine s kupolastim elementima velikog raspona. Upečatljiv primjer je crkva Aja Sofija, izgrađena u Carigradu 537. godine. e. Promjer kupole je 32 metra, a ona sama cijeloj strukturi daje ne samo veličanstvenost, već i nevjerojatnu ljepotu kojoj se do danas dive i turisti i arhitekti.

U to i kasnije vrijeme nije bilo moguće graditi lake građevine od kamena. Stoga su kupolaste strukture karakterizirale velika masivnost, a njihova izgradnja zahtijevala je ozbiljne vremenske troškove - do sto godina ili više.

Kasnije su se drvene konstrukcije počele koristiti za izradu podova velikih raspona. Ovdje je upečatljiv primjer postignuće domaće arhitekture - bivši Manege u Moskvi izgrađen je 1812. godine i imao je drvene raspone duge 30 m u svom dizajnu.

18.-19. stoljeće obilježeno je razvojem crne metalurgije, koja je dala nove i trajnije materijale za gradnju - čelik i lijevano željezo. To je označilo pojavu u drugoj polovici 19. stoljeća čeličnih konstrukcija velikih raspona, koje su imale široku primjenu u ruskoj i svjetskoj arhitekturi.

Sljedeći građevinski materijal koji je značajno proširio mogućnosti arhitekata bile su armiranobetonske konstrukcije. Zahvaljujući pojavi i poboljšanju armiranobetonskih konstrukcija, svjetska arhitektura 20. stoljeća nadopunjena je prostornim strukturama tankih stijenki. Istodobno, u drugoj polovici dvadesetog stoljeća, počeli su se naširoko koristiti viseće obloge, šipke i pneumatski sustavi.

U drugoj polovici dvadesetog stoljeća pojavilo se i lamelirano drvo. Razvoj ove tehnologije omogućio je "vraćanje u život" drvenih konstrukcija velikog raspona, postizanje posebnih pokazatelja lakoće i bestežinskog stanja, osvajanje prostora, bez kompromisa u čvrstoći i pouzdanosti.

Konstrukcije velikog raspona u suvremenom svijetu

Kao što povijest pokazuje, logika razvoja konstrukcijskih sustava velikih raspona bila je usmjerena na poboljšanje kvalitete i pouzdanosti konstrukcije, kao i arhitektonske vrijednosti konstrukcije. Korištenje ove vrste konstrukcije omogućilo je maksimalno iskorištavanje punog potencijala nosivosti materijala, čime su stvoreni lagani, pouzdani i ekonomični podovi. Sve je to posebno važno za suvremenog arhitekta, kada je smanjenje težine konstrukcija i konstrukcija došlo do izražaja u suvremenoj gradnji.

Ali što su strukture dugog raspona? Ovdje se mišljenja stručnjaka razlikuju. Ne postoji jedinstvena definicija. Prema jednoj verziji, to je bilo koja struktura s duljinom raspona većom od 36 m. Prema drugoj, strukture s nepodržanim pokrovom duljine više od 60 m, iako su već klasificirane kao jedinstvene. Potonji također uključuju zgrade s rasponom većim od sto metara.

Ali u svakom slučaju, bez obzira na definiciju, modernoj arhitekturi je jasno da su zgrade velikog raspona složeni objekti. A to znači visoku razinu odgovornosti za arhitekta, potrebu poduzimanja dodatnih sigurnosnih mjera u svakoj fazi - arhitektonskom projektiranju, izgradnji, radu.

Važna točka je izbor građevinskog materijala - drvo, armirani beton ili čelik. Osim ovih tradicionalnih materijala, koriste se i posebne tkanine, kablovi i karbonska vlakna. Izbor materijala ovisi o zadacima s kojima se suočava arhitekt i specifičnostima gradnje. Razmotrimo glavne materijale koji se koriste u modernoj gradnji dugog raspona.

Izgledi za dugotrajnu gradnju

Uzimajući u obzir povijest svjetske arhitekture i neizbježnu želju čovjeka za osvajanjem prostora i stvaranjem savršenih arhitektonskih oblika, možemo sa sigurnošću predvidjeti stalni porast pozornosti na strukture dugog raspona. Što se tiče materijala, osim suvremenih visokotehnoloških rješenja, sve veća pozornost posvetit će se FCC-u, koji predstavlja jedinstvenu sintezu tradicionalnog materijala i suvremene visoke tehnologije.

Što se tiče Rusije, s obzirom na tempo gospodarskog razvoja i nezadovoljenu potrebu za objektima raznih namjena, uključujući trgovačku i sportsku infrastrukturu, obujam izgradnje dugotrajnih zgrada i građevina stalno će se povećavati. I tu će jedinstvena dizajnerska rješenja, kvaliteta materijala i uporaba inovativnih tehnologija igrati sve važniju ulogu.

Ali ne zaboravimo na ekonomsku komponentu. Upravo to stoji i bit će u prvom planu, a kroz njega će se sagledavati učinkovitost pojedinog materijala, tehnologije i dizajnerskog rješenja. I u tom smislu, opet bih se želio sjetiti o lameliranim drvenim strukturama. Prema mnogim stručnjacima, u njima je budućnost dugogradnje.

Pitanje 59. Projektna rješenja za sustave velikog raspona. Opterećenja koja djeluju na konstrukcije velikog raspona. Raspored okvira za pokrove velikog raspona

Okviri krovova dugog raspona s nosivim sustavima greda i okvira imaju shemu rasporeda blisku okvirima industrijskih zgrada. Za velike raspone i odsutnost kranskih greda, preporučljivo je povećati razmake između glavnih nosivih konstrukcija na 12-18 m. Sustavi vertikalnih i horizontalnih veza imaju iste namjene kao u industrijskim zgradama i raspoređeni su u sličan način.

Raspored obloga okvira može se poprečni kada su nosivi okviri postavljeni poprijeko građevine i uzdužni, tipično za hangare. Kod uzdužnog rasporeda glavni nosivi okvir postavlja se u smjeru većeg gabarita tlocrta građevine i na njega se oslanjaju poprečne rešetke.

Gornji i donji pojas potpornih okvira i poprečnih nosača odvezani su poprečnim nosačima, čime se osigurava njihova stabilnost.

U lučnim sustavima, korak lukova je 12 m ili više; Glavne grede položene su duž lukova, na koje se oslanjaju poprečna rebra koja nose krovni krov.

Za velike raspone i visine glavnih nosivih sustava (okvira, lukova) koriste se prostorno stabilne blok konstrukcije sparivanjem susjednih ravnih okvira ili lukova (slika 8), kao i korištenjem trokutastih presjeka luka. Lukovi su u ključu povezani uzdužnim vezama, čija je važnost za krutost konstrukcije posebno velika kada je podizna strela lukova velika, kada se povećava njihova ukupna deformabilnost.

Poprečni nosači smješteni između vanjskog para lukova izračunati su na tlak vjetra koji se prenosi s krajnje stijenke lučnog pokrova.

PITANJE 60. Gredne konstrukcije velikog raspona. Njihove prednosti i mane. Konstruktivne odluke. Opterećenja koja djeluju na gredne konstrukcije. Osnove proračuna i projektiranja grednih konstrukcija.

Gredne konstrukcije

Konstrukcije greda velikog raspona koriste se u slučajevima kada nosači ne mogu izdržati sile potiska.

Sustavi greda za velike raspone teži su od okvira ili lučnih sustava, ali ih je lakše proizvesti i ugraditi.

Sustavi greda koriste se uglavnom u javnim zgradama - kazalištima, koncertnim dvoranama, sportskim objektima.

Glavni nosivi elementi sustava greda koji se koriste za raspone od 50-70 m ili više su rešetke; Čvrste grede s velikim rasponima su neprofitabilne u smislu potrošnje metala.

Glavne prednosti gredne konstrukcije karakterizira precizan rad, odsutnost potisnih sila i neosjetljivost na slijeganja oslonaca. Glavni nedostatak– relativno velika potrošnja čelika i velika visina, uzrokovana velikim momentima letenja i zahtjevima krutosti.

Riža. 1, 2, 3