Structuri cu deschidere mare acoperiri pentru cladiri civile si industriale

St.Petersburg

cupola de grinda de acoperire a clădirii

Introducere

Referință istorică

Clasificare

Structuri plane de acoperire cu deschidere mare

Structuri spațiale de acoperire cu deschidere mare

1 Pliuri

3 scoici

Structuri suspendate (pentru cabluri).

1 Huse suspendate

4 Sisteme combinate

Capace transformabile si pneumatice

1 Acoperiri transformabile

Cărți uzate

Introducere

La proiectarea și construirea clădirilor cu hale, apare un complex de sarcini arhitecturale și inginerești complexe. Pentru a crea condiții confortabile în hol, îndepliniți cerințele de tehnologie, acustică, izolați-l de alte încăperi și mediu inconjurator proiectarea învelişului halei are o importanţă decisivă. Cunoașterea legilor matematice ale modelării a făcut posibilă realizarea unor construcții geometrice complexe (parabole, hiperbole etc.), folosind principiul unui plan arbitrar.

În arhitectura modernă, conturarea planului este rezultatul dezvoltării a două tendințe: un plan liber care duce la un plan constructiv. sistem de cadru, și un plan arbitrar care necesită un sistem constructiv care vă permite să organizați întregul volum al clădirii, și nu doar structura de planificare.

Sala este principalul nucleu compozițional al majorității clădirilor publice. Cele mai comune configurații de plan sunt planuri dreptunghiulare, cerc, pătrate, eliptice și în formă de potcoavă, mai rar trapezoidale. Atunci când alegeți modelele de podele pentru hol, necesitatea de a conecta holul cu lumea exterioară prin suprafețe vitrate deschise sau, dimpotrivă, de a izola complet este de o importanță decisivă.

Spațiul eliberat de suporturi, acoperit de o structură cu deschidere mare, conferă clădirii o expresivitate emoțională și plastică.

1. Context istoric

Structurile de acoperiș cu deschidere lungă au apărut în vremuri străvechi. Acestea erau cupole și bolți de piatră, căpriori de lemn. Deci, de exemplu, acoperirea cupolei de piatră a Panteonului din Roma (1125) avea un diametru de aproximativ 44 m, cupola moscheii Hagia Sofia din Istanbul (537) - 32 m, cupola Catedralei din Florența (1436) - 42 m, cupola Consiliului Superior din Kremlin (1787) - 22,5 m.

Mașinărie de construcție de atunci nu permitea construirea de structuri uşoare din piatră. Prin urmare, structurile de piatră cu deschidere mare au fost foarte masive, iar structurile în sine au fost construite de-a lungul a mai multor decenii.

Structurile din lemn erau mai ieftine și mai ușor de construit decât cele din piatră și făceau posibilă acoperirea unor deschideri mari. Un exemplu sunt structurile din lemn care acoperă clădirea fostului Manezh din Moscova (1812), cu o deschidere de 30 m.

Dezvoltarea metalurgiei feroase în secolele XVIII - XIX. a oferit constructorilor materiale mai durabile decât piatra, lemnul - fonta și oțelul.

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea. structurile metalice lungi primesc aplicare largă.

La sfârşitul secolului al XVIII-lea. a apărut un nou material pentru clădirile cu deschidere mare - betonul armat. Îmbunătățirea structurilor din beton armat în secolul XX. a dus la apariția structurilor spațiale cu pereți subțiri: scoici, falduri, cupole. A apărut o teorie de calcul și proiectare a acoperirilor cu pereți subțiri, la care au participat și oameni de știință autohtoni.

În a doua jumătate a secolului XX. capacele suspendate sunt utilizate pe scară largă, precum și sistemele pneumatice și cu tije.

Utilizarea structurilor cu deschidere mare face posibilă maximizarea utilizării calităților portante ale materialului și, prin urmare, obținerea unor acoperiri ușoare și economice. Reducerea masei structurilor și structurilor este una dintre principalele tendințe în construcții. Reducerea masei înseamnă reducerea volumului de material, extragerea, prelucrarea, transportul și instalarea acestuia. Prin urmare, este destul de natural ca constructorii și arhitecții să fie interesați de noi forme de structuri, ceea ce oferă un efect deosebit de mare în acoperiri.

2. Clasificare

Structurile de pavaj cu deschidere mare pot fi împărțite în funcție de performanța lor statică în două grupuri principale de sisteme de pavaj cu deschidere mare:

· planare (grinzi, ferme, rame, arcade);

· spațiale (cochilii, falduri, sisteme de suspendare, sisteme de tije încrucișate etc.).

Grinda, cadru și sistemele plane arcuite de acoperișuri cu deschidere mare sunt de obicei proiectate fără a ține cont de munca comună a tuturor elementelor portante, deoarece discurile plate individuale sunt conectate între ele prin legături relativ slabe care nu sunt capabile să distribuie semnificativ. încărcături. Această împrejurare duce în mod natural la o creștere a masei structurilor.

Conexiunile sunt necesare pentru a redistribui sarcinile și a reduce masa structurilor spațiale.

În funcție de materialul utilizat pentru fabricarea structurilor cu deschidere mare, acestea sunt împărțite în:

de lemn

metal

beton armat

Ø Lemnul are proprietăți portante bune (rezistența calculată la compresiune și încovoiere a pinului este de 130-150 kg/m 2) și densitate în vrac scăzută (pentru pin uscat la aer 500 kg/m3 ).

Există o părere că structurile din lemn sunt de scurtă durată. Într-adevăr, cu o îngrijire slabă, structurile din lemn se pot defecta foarte repede din cauza deteriorării lemnului de către diverse ciuperci și insecte. Principala regulă pentru conservarea structurilor din lemn este crearea condițiilor pentru ventilarea sau aerisirea acestora. De asemenea, este important să vă asigurați că lemnul este uscat înainte de a fi folosit în construcții. In prezent, industria prelucrarii lemnului poate asigura o uscare eficienta cu metode moderne, inclusiv curenti de inalta frecventa etc.

Îmbunătățirea stabilității biologice a lemnului se realizează cu ușurință cu ajutorul unor metode de lungă durată și stăpânite de impregnare a acestuia cu diferite antiseptice eficiente.

Și mai des există obiecții la utilizarea lemnului din motive de siguranță la incendiu.

Cu toate acestea, respectarea regulilor elementare de siguranță la foc și supraveghere a structurilor, precum și utilizarea ignifugelor care măresc rezistența la foc a lemnului, pot îmbunătăți semnificativ proprietățile lemnului la foc.

Ca exemplu de durabilitate a structurilor din lemn, putem cita Manege-ul deja menționat de la Moscova, care are o vechime de peste 180 de ani, turla din Amiraalitatea din Leningrad, înaltă de aproximativ 72 m, construită în 1738, turnul de veghe din Yakutsk, ridicate cu aproximativ 300 de ani în urmă, multe biserici de lemn în Vladimir, Suzdal, Kizhi și alte orașe și sate din nordul Rusiei, datând de câteva secole.

Ø Structurile metalice, în principal din oțel, sunt utilizate pe scară largă.

Avantajele lor: rezistență ridicată, masă relativ mică. Dezavantajul structurilor din oțel este susceptibilitatea la coroziune și rezistența scăzută la foc (pierderea capacității portante la temperaturi ridicate). Pentru a combate coroziunea structurilor din oțel, există multe mijloace: vopsire, acoperire cu folii polimerice etc. În scopul securității la incendiu, structurile critice din oțel pot fi betonate sau pulverizate pe suprafața structurilor din oțel cu amestecuri de beton rezistente la căldură (vermiculit etc.).

Ø Structurile din beton armat nu sunt supuse putregaiului, ruginării, au rezistență mare la foc, dar sunt grele.

Prin urmare, atunci când alegeți un material pentru structuri cu deschidere mare, este necesar să se acorde preferință materialului care, în condiții specifice de construcție, cel mai bun modîndeplinește sarcina.

3. Structuri plane de acoperire cu deschidere mare

În clădirile publice de construcție în masă, pentru acoperirea halelor se folosesc în principal structuri plane tradiționale: pardoseli, grinzi, ferme, cadre, arcade. Lucrarea acestor structuri se bazează pe utilizarea proprietăților fizice și mecanice interne ale materialului și pe transferul de forțe în corpul structurii direct pe suporturi. În construcții, tipul planar de acoperiri este bine studiat și stăpânit în producție. Multe dintre ele cu o deschidere de până la 36 m sunt proiectate ca structuri standard prefabricate. Se lucrează constant pentru a le îmbunătăți, a reduce greutatea și consumul de materiale.

Structura plană a acoperirii holului din interioarele clădirilor publice este aproape întotdeauna acoperită cu un tavan fals scump datorită calităților sale estetice scăzute. Acest lucru creează spații și volume inutile în clădire în zona structurii acoperișului, în cazuri rare utilizate sub echipamente tehnologice. În exteriorul structurii, astfel de structuri, datorită inexpresivității lor, sunt de obicei ascunse în spatele parapeților înalți de perete.

Grinzile sunt realizate din profile de oțel, beton armat (prefabricat și monolit), lemn (lipit sau bătut în cuie).

Grinzile din oțel cu secțiune în T sau cutie (Fig. 1, a, b) necesită un consum mare de metal, au o deformare mare, care este de obicei compensată de o ridicare a clădirii (1/40-1/50 de la deschidere).

Un exemplu este patinoarul artificial interior din Geneva, construit în 1958 (Fig. 1c). Acoperire hol cu ​​dimensiunile 80,4 × 93,6 m este alcătuit din zece grinzi de oțel plin sudate integral de secțiune transversală variabilă, instalate la fiecare 10,4 m. Datorită amenajării unei console cu contravântuire la un capăt al grinzii, se creează o pretensiune care ajută la reducerea secțiunii transversale a grinda.

Grinzile din beton armat au un moment de încovoiere mare și o greutate mare mare, dar sunt ușor de fabricat. Pot fi realizate monolitice, prefabricate-monolitice și prefabricate (din blocuri separate și solide). Sunt realizate din beton armat cu armare de precomprimare. Raportul dintre înălțimea fasciculului și deschiderea variază de la 1/8 la 1/20. În practica construcțiilor, există grinzi cu o deschidere de până la 60 m și cu console - până la 100 m. Secțiunea transversală a grinzilor este sub formă de te, grinzi în I sau în formă de cutie (Fig. 2). , a, b, c, d, e, g).

a - o grindă de oțel a unei secțiuni în I (compozit);

b - grindă cu secțiune din oțel (compozit);

c - un patinoar artificial interior la Geneva (1958). Husa măsoară 80,4×93,6 m.

Principalele grinzi în I sunt situate la 10,4 m unul de celălalt.

Grinzile de aluminiu sunt așezate de-a lungul grinzilor principale.

Orez. 1 (continuare)

d - scheme de ferme orizontale unificate

cu curele paralele. Dezvoltat de TsNIIEP entertainment și

facilitati sportive;

e - scheme de ferme din oțel fronton: poligonale și triunghiulare

g - sala de congrese din Essen (Germania). Dimensiuni acoperire 80,4 × 72,0.

Capacul se sprijină pe 4 stâlpi de zăbrele. Fermele principale au o deschidere de 72,01 m, cele secundare - 80,4 m în trepte de 12 m

Orez. 2. Grinzi și ferme din beton armat

a - grinda din beton armat cu un singur pas cu coarde paralele

secțiune tee;

b - grinda frontoanelor din beton armat de sectiune in I;

c - grindă orizontală din beton armat cu coarde paralele

I-sectiunea;

g - grinda orizontala din beton armat compozit cu paralela si

curele tee;

d - grinda cu sectiune orizontala din beton armat

Orez. 2 (continuare)

e - sarpante din beton armat fronton compozit, formata din

două semi-ferme cu o coardă inferioară precomprimată;

g - clădirea British Overseas Aviation Company (BOAC) din Londra, 1955. Grinda din beton armat are o înălțime de 5,45 m, secțiunea transversală a grinzii este dreptunghiulară;

h - gimnaziul unui liceu din Springfield (SUA)

În practica construcției în masă din țara noastră, grinzile prezentate în Fig. 2, a, b, c.

Grinzile de lemn sunt folosite în zonele bogate în păduri. Acestea sunt de obicei utilizate în clădirile de clasa a III-a datorită rezistenței scăzute la foc și durabilității.

Grinzile de lemn sunt împărțite în grinzi de cuie și grinzi lipite cu lungimea de până la 30-20 m. Grinzile de cuie (Fig. 3, a) au un perete cusut pe cuie din două straturi de scânduri înclinate în direcții diferite la un unghi de 45 °. Centurile superioare și inferioare sunt formate din grinzi longitudinale și transversale cusute pe ambele părți ale pereților verticali ai grinzii. Înălțimea grinzilor de cuie este de 1/6-1/8 față de deschiderea grinzii. În loc de un perete de scânduri, poate fi folosit un perete de placaj.

Grinzile lipite, spre deosebire de grinzile de cuie, au o rezistență ridicată și o rezistență crescută la foc chiar și fără impregnare specială. Secțiunea transversală a grinzilor din lemn lipite poate fi dreptunghiulară, în formă de I, în formă de cutie. Sunt realizate din șipci sau scânduri pe lipici, așezate plat sau pe margine.

Înălțimea unor astfel de grinzi este de 1/10-1/12 de la deschidere. După conturul coardelor superioare și inferioare, grinzile lipite pot fi cu coarde orizontale, cu una sau două pante, curbilinie (Fig. 3, b).

Orez. 3 (continuare)

Fermele, ca și grinzile, pot fi realizate din metal, beton armat și lemn. Ferpile din oțel, spre deosebire de grinzile metalice, necesită mai puțin metal datorită structurii zăbrelei. Cu un tavan fals, este creată o mansardă care oferă o trecere comunicaţii de inginerie sau liberă trecere prin pod. Ferpturile sunt de obicei realizate din profile de oțel, iar fermele spațiale triedrice sunt realizate țevi din oțel.

Sala de congrese și sport din Essen are o acoperire de 80,4 × 72 m (Fig. 1, g). Învelișul se sprijină pe patru stâlpi de zăbrele, formați din patru ramuri. Unul dintre montanti este fixat rigid de fundatie, doi montanti au rulmenti cu role, al patrulea montant este oscilant si se poate deplasa in doua directii. Cele două ferme poligonale principale nituite se sprijină pe stâlpi de sprijin și au o deschidere de 72 m și o înălțime de 5,94 și 6,63 m în mijlocul travei și 2,40 și respectiv 2,54 m pe suporturi. Curelele serpilor principale au o secțiune în formă de cutie cu o lățime mai mare de 600 mm, bretele sunt compozite, dintr-o secțiune în I. Ferpante secundare cu două cantilever, sudate, cu o deschidere de 80,4 m, se sprijină pe ferme principale cu o treaptă de 12 m. Centura superioară a acestor ferme are o secțiune sub formă de T, cea inferioară - sub formă de Grinda I cu rafturi largi. Pentru a asigura deformatii verticale libere la o distanta de 11 m fata de marginile acoperisului, balamale prin intermediul sunt dispuse atat in structura de inchidere a acoperirii, cat si in ferme si in tavanul fals. Capetele sarpantelor, lungi de 11 m, se sprijină pe stâlpi legănați ușori aflați în tribune. Conexiunile orizontale ale vântului transversal sunt situate între fermele principale și între fermele secundare extreme, precum și de-a lungul pereților longitudinali la o distanță de 3,5 m de marginea acoperirii. Panele și lada sunt realizate din grinzi în I. Clădirea este acoperită cu plăci de paie presată cu grosimea de 48 mm, pe care se așează un covor hidroizolator din patru straturi de bitum fierbinte pe fibră de sticlă.

Fermele pot avea o formă diferită atât a centurii superioare, cât și a celei inferioare. Cele mai comune ferme sunt triunghiulare și poligonale, precum și orizontale cu centuri paralele (Fig. 1, d, e, g).

Se realizează ferme din beton armat: pline - până la 30 m lungime; compozit - cu armătură de pretensionare, cu o lungime mai mare de 30 m. Raportul dintre înălțimea fermei și deschiderea este de 1/6-1/9.

Coarda inferioară este de obicei realizată orizontal, coarda superioară poate avea o formă orizontală, triunghiulară, segmentară sau poligonală. Cele mai răspândite sunt fermele poligonale (de fronton) din beton armat, prezentate în fig. 2, f. Lungimea maximă a fermelor din beton armat proiectate este de aproximativ 100 m cu o treaptă de 12 m.

Dezavantajul fermelor din beton armat este o înălțime structurală mare. Pentru a reduce greutatea proprie a fermelor, este necesar să se utilizeze betoane de înaltă rezistență și să se introducă plăci ușoare din materiale eficiente.

Ferpile din lemn - pot fi prezentate sub formă de căpriori agățați de bușteni sau bloc. Ferpile din lemn sunt folosite pentru trave mai mari de 18 m și sub rezerva implementării măsurilor preventive de siguranță la incendiu. Cureaua superioară (comprimată) și bretele din ferme din lemn sunt realizate din grinzi de secțiune pătrată sau dreptunghiulară cu latura egală cu 1/50-1/80 din travee, centura inferioară (întinsă) și pandantivele sunt realizate din ambele grinzi și cabluri de oțel cu filete de șuruburi la capete pentru a le strânge cu piulițe și șaibe.

Stabilitatea fermelor din lemn este asigurată de bretele și legăturile din lemn instalate de-a lungul marginilor și în mijlocul fermelor perpendicular pe planul acestora, precum și de punțile de acoperiș care formează un hard disk al acoperirii. În practica construcțiilor casnice se folosesc ferme cu o deschidere de 15, 18, 21 și 24 m, a căror centură superioară este realizată dintr-un pachet continuu de scânduri de 170 mm lățime cu lipici FR-12. Bretele sunt realizate din bare de aceeași lățime, coarda inferioară este din colțuri rulante, iar pandantivul este din oțel rotund (Fig. 3, c).

Ferpile metal-lemn - au fost dezvoltate de TsNIIEP al clădirilor de învățământ, TsNIIEP al clădirilor de divertisment și facilități sportive și TsNIISK Gosstroy al URSS în 1973. Aceste ferme sunt instalate după 3 și 6 m și pot fi utilizate pentru acoperiș în două versiuni:

a) cu tavan suspendat acționat la cald și panouri de acoperiș rece;

b) fără tavan fals și panouri de acoperiș cald.

Cadrele sunt structuri distanțiere plane. Spre deosebire de o structură de grindă-stâlp fără împingere, bara transversală și stâlpul din structura cadrului au o legătură rigidă, ceea ce provoacă momente de încovoiere în stâlp din cauza impactului sarcinilor asupra barei transversale a cadrului.

Structurile de cadru sunt realizate cu încastrare rigidă a suporturilor în fundație, dacă nu există pericolul de tasare neuniformă a bazei. Sensibilitatea specială a structurilor cadru și arc la precipitații neuniforme duce la necesitatea cadrelor cu balamale (cu două balamale și trei balamale). Scheme de arcade din fig. 4, a, b, c, d.

Ținând cont de faptul că ramele nu au o rigiditate suficientă în planul lor, la construirea învelișului este necesară asigurarea rigidității longitudinale a întregului înveliș prin înglobarea elementelor de acoperire sau montarea cadrelor cu diafragmă normale cu planul, sau a bretelelor de rigidizare.

Cadrele pot fi din metal, beton armat sau lemn.

Cadrele metalice pot fi realizate atât din secțiuni solide, cât și din zăbrele. Secțiunea zăbrelei este tipică pentru cadrele cu deschideri mari, deoarece este mai economică datorită greutății sale reduse și a capacității de a absorbi la fel de bine atât forțele de compresiune, cât și cele de tracțiune. Înălțimea secțiunii transversale a traverselor cadrelor cu zăbrele este luată în intervalul 1/20-1/25 din deschidere, iar a cadrelor cu secțiune solidă 1/25-/30 din deschidere. Pentru a reduce înălțimea secțiunii transversale a barei transversale atât a cadrelor metalice solide, cât și a zăbrelelor, se folosesc console de descărcare, uneori echipate cu bretele speciale (Fig. 4, d).

Rame: a - fără balamale; b - cu două balamale; în - cu trei balamale; g - cu două balamale;

d - fără balamale; e - două articulate; g - cu trei balamale; și - cu două balamale cu console de descărcare; k - dublu articulat cu un puf care percepe împingerea; h - înălțimea cadrului; I - braț de ridicare a arcului; l - span; r1 și r2 sunt razele de curbură ale fețelor inferioare și superioare ale arcului; 0,01 și 02 centre de curbură; - balamale; s - puf; d- sarcini verticale pe consolă.

Cadrele metalice sunt utilizate în mod activ în construcții (Fig. 5, 1, a, b, c, d, e; Fig. 6, a, c).

Otel, beton armat si rame din lemn

Cadre din beton armat - pot fi fără balamale, cu două balamale, mai rar cu trei balamale.

Cu deschideri de cadre de până la 30-40 m, acestea sunt realizate solide, secțiune I cu rigidizări, cu deschideri mari - zăbrele. Înălțimea barei transversale a unei secțiuni solide este de aproximativ 1/20-1/25 din deschiderea cadrului, înălțimea secțiunii de zăbrele este de 1/12-1/15 din deschidere. Cadrele pot fi cu o singură travă și cu mai multe trave, monolitice și prefabricate. Cu o soluție prefabricată, conexiunea elemente individuale este oportun să se realizeze cadre în locuri cu momente încovoietoare minime. Pe fig. 5, 2 și, j și fig. 6, c sunt exemple din practica construirii clădirilor folosind cadre din beton armat.

Cadrele din lemn, precum grinzile din lemn, sunt realizate din elemente bătute în cuie sau lipite pentru deschideri de până la 24 m. Este avantajos să le faci cu trei balamale pentru a facilita instalarea. Înălțimea barei transversale de la ramele de cuie este considerată ca fiind de aproximativ 1/12 din deschiderea cadrului, pentru ramele lipite - 1/15 din deschidere. Exemple de utilizare a construcției de clădiri rame din lemn prezentat în figura 5, l, m, fig. 7.

Orez. 7 Cadru cladire depozit cu rame din placaj din lemn

Arcurile, ca și cadrele, sunt structuri distanțiere plane. Sunt chiar mai sensibile la precipitații neuniforme decât ramele și sunt realizate ca fără balamale, cu balamale duble și cu trei balamale (Fig. 4, e, f, g, i, j).Stabilitatea stratului de acoperire este asigurată de elementele rigide. a părții de închidere a acoperirii. Pentru deschideri de 24-36 m, este posibil să se utilizeze arcuri cu trei balamale din ferme cu două segmente (Fig. 8, a). Pentru a evita pufăturile lăsate, se instalează suspensii.

a - un arc de lemn cu trei balamale din ferme poligonale;

b - zăbrele arc de lemn

Arcurile metalice sunt realizate din secțiune solidă și zăbrele. Înălțimea barei transversale a secțiunii solide a arcadelor este utilizată în intervalul 1/50-1/80, zăbrelele 1/30-1/60 din deschidere. Raportul de ridicare la deschidere al tuturor arcadelor este de 1/2-1/4 pentru o curbă parabolică și 1/4-1/8 pentru o curbă circulară. Pe fig. 8a, fig. 9, fig. 1, fig. 10, a, b, c, sunt prezentate exemple din practica construcțiilor.

Arcurile din beton armat, precum cele metalice, pot avea o secțiune transversală solidă și zăbrelită a barei transversale.

Înălțimea structurală a secțiunii traversei arcadelor pline este de 1/30-1/40 din deschidere, a arcadelor cu zăbrele 1/25-1/30 din deschidere.

Arcurile prefabricate de deschideri mari sunt realizate sub formă de compozit, din două semiarce, betonate în fig. e în poziţie orizontală, iar apoi ridicate în poziţia de proiectare (exemplu în fig. 9, 2, a, b, c).

Arcurile de lemn sunt realizate din elemente bătute în cuie și lipite. Raportul dintre brațul de ridicare și deschiderea pentru arcade de unghii este de 1/15-1/20, pentru arcade lipite - 1/20-1/25 (Fig. 8, a, b, Fig. 10, c, d).

a - un arc cu puf pe coloane; b - suport arc pe rame; sau contraforturi; c - sprijinul arcului pe fundaţii

4. Structuri spațiale de acoperire cu deschidere mare

Sistemele structurale de lungă durată din diferite epoci sunt unite de o serie de caracteristici esențiale, ceea ce face posibil să le considere progres tehnic în construcții. Visul constructorilor și arhitecților este legat de ei, de a cuceri spațiul, de a bloca cea mai mare suprafață posibilă. Ceea ce unește structurile curbilinii consacrate istoric și cele moderne este căutarea unei forme convenabile, dorința de a le reduce greutatea cât mai mult posibil, căutarea condițiilor optime pentru distribuirea sarcinilor, ceea ce duce la descoperirea de noi materiale și oportunități potențiale.

Structurile de pavaj spațial cu deschidere mare includ pavaje plate pliate, bolți, cochilii, cupole, pavaje cu nervuri încrucișate, structuri cu bare, structuri pneumatice și corturi.

Acoperirile plane pliate, învelișurile, acoperirile cu nervuri încrucișate și structurile de bare sunt realizate din materiale rigide (beton armat, profile metalice, lemn etc.) Datorită lucrului în comun a structurilor, acoperirile rigide spațiale au o masă mică, ceea ce reduce costul atat pentru instalarea acoperirii cat si pentru montarea suporturilor si fundatiilor.

Husele de suspendare (cablu), pneumatice și de cort sunt realizate din materiale nerigide (cabluri metalice, membrane metalice de orez, membrane din pelicule și țesături sintetice). Ele, într-o măsură mult mai mare decât structurile rigide spațiale, oferă o reducere a masei volumetrice a structurilor și vă permit să ridicați rapid structuri.

Structurile spațiale fac posibilă crearea unei game largi de forme de clădiri și structuri. Cu toate acestea, construcția structurilor spațiale necesită o organizare mai complexă. industrie de contructieși de înaltă calitate a tuturor lucrari de constructie.

Desigur, nu pot fi date recomandări privind utilizarea anumitor modele de acoperire pentru fiecare caz specific. Învelișul ca formațiune complexă de subsistem se află în structura structurii în strânsă legătură cu toate celelalte elemente ale acesteia, cu influențe ale mediului extern și intern, cu condiții economice, tehnice, artistice și estetico-stilistice de formare a acesteia. Dar o oarecare experiență în utilizarea structurilor spațiale și rezultatele pe care le-a dat pot ajuta la înțelegerea locului uneia sau alteia organizării constructive și tehnologice a clădirilor publice. Deja cunoscute în practica mondială a construcțiilor, sistemele de structuri de tip spațial fac posibilă blocarea clădirilor și structurilor cu aproape orice configurație a planului.

1 Pliuri

Un pliu este o acoperire spațială formată din elemente plate care se intersectează reciproc. Pliurile constau dintr-un număr de elemente care se repetă într-o anumită ordine, sprijinindu-se de-a lungul marginilor și în travee pe diafragme de rigidizare.

Pliurile sunt dinți de ferăstrău, trapezoidale, din același tip de planuri triunghiulare, șolduri (cadrangulare și poliedrice) și altele (Fig. 11, a, b, c, d).

Structurile pliate utilizate în carcase cilindrice și cupole sunt discutate în secțiunile relevante.

Pliurile pot fi eliberate dincolo de suporturile extreme, formând consolă în consolă. Se presupune că grosimea elementului plat al pliului este de aproximativ 1/200 din deschidere, înălțimea elementului nu este mai mică de 1/10, iar lățimea marginii nu este mai mică de 1/5 din deschidere. . Pliurile acoperă de obicei întinderi de până la 50-60 m, iar corturile până la 24 m.

Structurile pliate au o serie de calități pozitive:

simplitatea formei și, în consecință, ușurința fabricării lor;

posibilități mari de producție prefabricate;

economii de spațiu etc.

Un exemplu interesant de utilizare a unui profil cu dinți de ferăstrău pliat plat este acoperirea laboratorului Institutului de Beton din Detroit (SUA) cu o dimensiune de 29,1. × 11,4 ( Figura 11, e) proiect realizat de arhitecții Yamasaki și Leinweber, inginerii Amman și Whitney. Pavajul se sprijină pe două rânduri longitudinale de suporturi care formează culoarul din mijloc și are prelungiri în consolă pe ambele părți ale suporturilor lungi de 5,8 m. Pavajul este o combinație de pliuri îndreptate în direcții opuse. Grosimea pliurilor este de 9,5 cm.

În 1972, la Moscova, în timpul reconstrucției gării Kursk, a fost utilizată o structură pliată trapezoidală, care a făcut posibilă acoperirea sălii de așteptare cu o dimensiune de 33. × 200 m (Fig. 11, f).

Cel mai vechi și răspândit sistem de acoperiș curbiliniu este acoperișul boltit. Arcul este un sistem constructiv, pe baza căruia au fost create o serie de forme arhitecturale din trecut (până în secolul al XX-lea), care au făcut posibilă rezolvarea problemei acoperirii diverselor săli cu diferite scopuri funcționale.

Bolile cilindrice și închise sunt cele mai simple forme ale bolții, dar spațiul format de aceste învelitori este închis, iar forma este lipsită de plasticitate. Introducerea cofrajului în construcția lingurilor acestor arcade realizează o senzație vizuală de lejeritate. Suprafața interioară a bolților, de regulă, a fost decorată cu un decor bogat sau imitată cu un design fals de tavan fals din lemn.

Bolta în cruce este formată dintr-o tăietură din intersecția a două bolți cilindrice. Erau blocați de săli uriașe de thermae și busuioc. Bolta în cruce și-a găsit o mare utilizare în arhitectura gotică.

Bolta în cruce este una dintre cele mai comune forme de acoperiș în arhitectura rusă de piatră.

Asemenea tipuri de bolți, cum ar fi boltă cu vele, boltă-dom, baldachin au fost utilizate pe scară largă.

3 scoici

Cochiliile cu pereți subțiri sunt unul dintre tipurile de structuri spațiale și sunt utilizate în construcția de clădiri și structuri cu spații mari (hangare, stadioane, piețe etc.). Învelișul cu pereți subțiri este o suprafață curbată, care, cu o grosime minimă și, în consecință, o masă și un consum minim de material, are o capacitate portantă foarte mare, deoarece datorită formei curbilinii acționează ca o sarcină spațială. structura portanta.

Un simplu experiment cu hârtie de orez arată că o placă curbă foarte subțire, datorită formei sale curbilinie, capătă o rezistență mai mare la forțele externe decât aceeași placă plană.

Învelișurile rigide pot fi ridicate peste clădiri de orice configurație în plan: dreptunghiulară, pătrată, rotundă, ovale etc.

Chiar și structurile care au o configurație foarte complexă pot fi împărțite într-un număr de elemente de același tip. În fabrici detalii de construcție Sunt create linii de producție separate pentru fabricarea elementelor structurale individuale. Metodele de montare dezvoltate fac posibilă ridicarea de cochilii și cupole cu ajutorul turnurilor de suport pentru stocuri sau fără schele auxiliare, ceea ce reduce semnificativ timpul de ridicare a acoperirilor și reduce costurile. munca de instalare.

Conform schemelor de proiectare, cochiliile rigide sunt împărțite în: cochilii cu curbură pozitivă și negativă, cochilii de umbrelă, bolți și cupole.

Învelișurile sunt realizate din beton armat, ciment armat, metal, lemn, materiale plastice și alte materiale care preiau bine forțele de compresiune.

În sistemele de rulmenți convenționale, pe care le-am considerat mai devreme, rezistența la forțele emergente este concentrată continuu pe întreaga lor suprafață curbată, adică. deoarece aceasta este caracteristica sistemelor de transport spatial.

Prima cupolă din beton armat a fost construită în 1925 la Jena. Diametrul său a fost de 40 m, ceea ce este egal cu diametrul cupolei Sf. Petru la Roma. Masa acestei cochilii s-a dovedit a fi de 30 de ori mai mică decât cupola Catedralei Sf. Petru. Acesta este primul exemplu care a arătat posibilitățile promițătoare ale noului principiu constructiv.

Apariția betonului armat la stres, crearea de noi metode de calcul, măsurarea și testarea structurilor folosind modele, împreună cu beneficiile statice și economice ale utilizării acestora, toate au contribuit la răspândirea rapidă a cochiliilor în întreaga lume.

Cojile au o serie de alte avantaje:

în acoperire, acestea îndeplinesc simultan două funcții: structura de susținere și acoperișul;

sunt rezistente la foc, ceea ce în multe cazuri îi pune într-o poziție mai bună chiar și în condiții economice egale;

sunt de neegalat prin diversitatea și originalitatea formelor din istoria arhitecturii;

în cele din urmă, în comparație cu structurile anterioare boltite și cu cupolă, acestea le-au depășit de multe ori în ceea ce privește dimensiunea traveilor acoperite.

Dacă construcția de cochilii din beton armat a primit o dezvoltare destul de largă, atunci în metal și lemn aceste structuri sunt încă de o utilizare limitată, deoarece nu au fost încă găsite forme constructive destul de simple de cochilii caracteristice metalului și lemnului.

Carcasele din metal pot fi realizate integral din metal, unde carcasa îndeplinește simultan funcțiile unei structuri de susținere și de închidere în unul, două sau mai multe straturi. Cu un design adecvat, construcția de carcase poate fi redusă la asamblarea industrială a panourilor mari.

Carcasele metalice cu un singur strat sunt realizate din otel sau aluminiu fig.a. Pentru a crește rigiditatea cochiliilor se introduc nervuri transversale. Cu un aranjament frecvent de nervuri transversale interconectate de-a lungul coardelor superioare și inferioare, se poate obține o înveliș cu două straturi.

Cojile sunt de curbură simplă și dublă.

Cochilii cu o singură curbură includ cochilii cu o suprafață cilindrică sau conică (Fig. 12, a, b).

Orez. 12. Cele mai comune forme de scoici

a - cilindru: 1 - cerc, parabolă, sinusoid, elipsă (ghiduri); 2 - linie dreaptă (generatoare); b - con: 1 - orice curbă; 2 - linie dreaptă (generatoare); d - suprafata de transfer: 1 - parabola (ghid); 2 - elipsa, cerc (generator); c - suprafata de revolutie (cupola): 1-rotatie; 2 - cerc, elipsă, parabolă (generatoare); Suprafața de rotație sau de transfer (înveliș sferic): 1, 2 - cerc, parabolă (generatoare sau ghidaje); 3 - cerc, parabolă (generatoare); 4 - axa de rotație d - formarea cochiliilor de dublă curbură într-o singură direcție: paraboloid hiperbolic: AB-SD, AC-VD - linii drepte (ghidaj); 1 - parabolă (ghid).

Învelișurile cilindrice au formă circulară, eliptică sau parabolică și sunt susținute de diafragme de rigidizare a capetelor, care pot fi realizate sub formă de pereți, ferme, arcade sau rame. În funcție de lungimea cochiliilor, acestea sunt împărțite în unele scurte, în care distanța de-a lungul axei longitudinale nu este mai mare de o lungime de undă și jumătate (întindere în direcția transversală) și în unele lungi, în care deschiderea de-a lungul axei longitudinale axa longitudinală este mai mare de o undă și jumătate (Fig. 13, a , c, e).

De-a lungul marginilor longitudinale ale cochiliilor lungi cilindrice sunt prevăzute elemente laterale (nervuri de rigidizare), în care este plasată o armătură longitudinală, care permite cochiliei să lucreze de-a lungul deschiderii longitudinale ca o grindă. În plus, elementele laterale percep împingerea din munca cochiliilor în direcția transversală și, prin urmare, trebuie să aibă suficientă rigiditate în direcția orizontală (Fig. 13, a, e).

Lungimea de undă a unei carcase lungi cilindrice nu depășește de obicei 12 m. Raportul dintre brațul de ridicare și lungimea de undă este considerat a fi de cel puțin 1/7 din deschidere, iar raportul dintre brațul de ridicare și lungimea deschiderii este nu mai puțin de 1/10.

Învelișurile cilindrice lungi prefabricate sunt de obicei împărțite în secțiuni cilindrice, elemente laterale și o diafragmă de rigidizare, a cărei armare este sudată împreună în timpul instalării și monolit (Fig. 13, e).

Este recomandabil să folosiți cochilii cilindrice lungi pentru acoperirea încăperilor mari cu un contur dreptunghiular în plan. Cochiliile lungi sunt de obicei plasate paralel cu latura scurtă a spațiului dreptunghiular suprapus pentru a reduce dimensiunea cochiliilor de-a lungul axei longitudinale (Fig. 13, f). Dezvoltarea carcaselor lungi cilindrice merge pe linia căutării celui mai plat arc posibil cu un braț de ridicare mic, ceea ce duce la condiții de construcție mai ușoare, o reducere a volumului clădirii și o îmbunătățire a condițiilor de funcționare.

Deosebit de avantajoasă, din punct de vedere al lucrărilor constructive, este dispunerea unui rând succesiv de cochilii cilindrice plate, întrucât în ​​acest caz forțele de încovoiere care acționează pe direcția orizontală sunt anulate de cochilii învecinate (cu excepția celor extreme).

Să dăm exemple de utilizare a cochiliilor lungi cilindrice în construcții.

Carcasa cilindrică lungă cu mai multe valuri a fost realizată într-un garaj din Bournemouth (Anglia).

Dimensiunile carcasei 4 5×90 m, grosime 6,3 cm, proiectul a fost realizat de inginerul Morgan (Fig. 14, a).

c - hangarul aerodromului din Karachi (Pakistan, 1944). Capacul este format din cochilii lungi cilindrice de 39,6 m lungime, 10,67 m lățime și 62,5 mm grosime. Obuzele se sprijină pe o grindă lungă de 58 m, care este un buiandruc deasupra porții hangarului; g - hangarul Ministerului Aviației în Academia de Științe! buză (1959). Pentru acoperirea hangarului s-au folosit trei cochilii cilindrice, situate paralel cu deschiderea porții hangarului. Lungimea scoicilor este de 55 m. Adâncimea hangarului este de 32,5 m.

Acoperirea sălii de sport din Madrid (1935) a fost proiectată de arhitectul Zuazo și de inginerul Torroja. Capacul este o combinație de două cochilii cilindrice lungi care se sprijină pe pereții de capăt și nu necesită sprijin pe pereții longitudinali, care din acest motiv sunt din materiale ușoare. Lungimea cochiliei este de 35 m, deschiderea este de 32,6 m, iar grosimea este de 8,5 cm (Fig. 14, b).

Hangarul aerodromului din Karachi, construit în 1944, este reprezentat de obuze, a căror lungime este de 29,6 m, lățimea este de 10,67 m și grosimea este de 6,25 cm. , in).

Utilizarea cochiliilor cilindrice lungi este practic limitată la deschideri de până la 50 m, deoarece dincolo de această limită înălțimea elementelor laterale (grinzile de rand) este excesiv de mare.

Astfel de cochilii sunt adesea folosite în construcții industriale, dar sunt folosite în clădiri publice. Kaliningradgrazhdanproekt a dezvoltat cochilii cilindrice lungi cu deschideri de 18 × 24 m, lățime de 3 m. Sunt făcute imediat pentru deschidere, împreună cu un încălzitor - o placă de fibre. De sus, se aplică un strat de hidroizolație pe elementul finit din fabrică.

Învelișurile cilindrice lungi sunt realizate din beton armat, ciment armat, oțel și aliaje de aluminiu.

Astfel, o înveliș cilindrică din aluminiu de orez a fost folosită pentru a acoperi Gara Moscova din Sankt Petersburg. Lungimea blocului de temperatură este de 48 m, lățimea este de 9 m.

Obuzele cilindrice scurte, în comparație cu obuzele lungi, au o mărime mai mare a valului și un braț de ridicare. Curbura cochiliilor cilindrice scurte corespunde direcției celei mai mari deschideri a încăperii suprapuse. Aceste cochilii funcționează ca niște bolți.

Forma curbei poate fi reprezentată printr-un arc de cerc sau o parabolă. Datorită pericolului de flambaj la cochilii scurte, în cele mai multe cazuri, se introduc rigidizări transversale. Pe lângă elementele laterale, astfel de carcase trebuie să aibă strângeri pentru a absorbi forțele transversale orizontale (Fig. 13, c, e).

Învelișuri cilindrice scurte cunoscute pe scară largă pentru clădiri cu o rețea de coloane 24 × 12 m și 18 × 12 m. Sunt formate din ferme cu diafragmă, panouri cu nervuri 3 × 12 m și elemente de bord (Fig. 15, a-d).

Structurile pentru aceste trave sunt recunoscute ca standard.

Utilizarea cochiliilor cilindrice scurte nu necesită utilizarea unui tavan fals.

Învelișurile conice sunt de obicei folosite pentru acoperirea clădirilor sau încăperilor care au plan trapezoidal. Caracteristicile de proiectare ale acestor cochilii sunt aceleași cu cele ale cochiliilor lungi cilindrice (Fig. 12, a). Un exemplu de utilizare interesantă a acestei forme este acoperișul unui restaurant pe malul lacului din Georgia (SUA), realizat sub forma unei serii de conuri din beton armat în formă de ciupercă cu diametrul de 9,14 m. Picioarele goale de ciuperci sunt folosite pentru scurgere. apa de ploaie de la suprafața acoperirii. Triunghiuri formate din marginile a trei ciuperci alăturate au fost acoperite cu plăci de beton armat cu găuri rotunde pentru felinare luminoase sub formă de cupole din plastic.

Orez. 15 Exemple de aplicare a carcasei cilindrice scurte din beton armat

În cochiliile ondulate și pliate, cu deschideri mari, apar momente de încovoiere semnificative din cauza sarcinilor temporare de la vânt, zăpadă, schimbări de temperatură etc.

Întărirea necesară a unor astfel de cochilii a fost realizată prin aranjarea coastelor. Reducerea forțelor a fost realizată prin trecerea la profile ondulate și pliate ale carcasei în sine. Acest lucru a făcut posibilă creșterea rigidității carcaselor și reducerea consumului de material.

Astfel de structuri fac posibilă sublinierea contrastului dintre planul peretelui de închidere, care poate fi independent de suporturile de rulment, și acoperirea care se sprijină pe acesta. Acest lucru face posibilă în aceste structuri să se realizeze consolă mari în consolă pentru recuzită etc. (gara Kursky din Moscova).

Pliurile și valurile sunt o formă de placă interesantă pentru tavane și uneori pentru pereți din interior.

O coajă ondulată, atunci când îi sunt găsite o scară, o curbură și o formă, pe baza cerințelor esteticii arhitecturale, poate fi destul de expresivă. Acest tip de structură este proiectat pentru deschideri de peste 100 m, care au fost folosite pentru a acoperi o mare varietate de obiecte.

Bolțile cu cochilie poliedrice sunt un exemplu de creștere a rigidității unei cochilii cilindrice, dând o formă poliedrică.

Trecerea de la cochilii cu curbură simplă la cochilii cu curbură dublă marchează o nouă etapă în dezvoltarea cochiliilor, deoarece efectul forțelor de îndoire în ele este redus la minimum.

Astfel de cochilii sunt folosite în clădiri cu planuri diferite: pătrate, triunghiulare, dreptunghiulare etc.

O varietate de astfel de scoici pe un plan rotund sau oval este o cupolă.

Cochilii cu dublă curbură pot fi realizate atât cu contururi aplatizate, cât și cu contururi aplatizate.

Dezavantajele acestora includ: un volum supraestimat al clădirii de acoperit, o suprafață mare a acoperișului și caracteristici acustice nu întotdeauna favorabile. În acoperire, este posibil să folosiți felinare ușoare în principal în centru.

Astfel de învelișuri pot fi realizate în versiuni monolitice și prefabricate-monolitice de beton armat.

Lucrările acestor clădiri variază în intervalul de 24-30 m. Stabilitatea carcasei este asigurată de un sistem de grinzi de rigidizare precomprimate cu un × 12 m. Conturul carcasei se sprijină pe centura precomprimată.

În unele cazuri, se recomandă acoperirea halelor cu cochilii de cort sub formă de trunchi de piramidă, din beton armat. Se pot sprijini de-a lungul conturului, pe două laturi sau colțuri.

Cele mai comune tipuri de cochilii cu dublă curbură în practica construcțiilor sunt prezentate în fig. 12, f, f, h.

Domul este o suprafață de revoluție. Eforturile în ea acționează în direcția meridională și latitudinală. Tensiunile de compresiune apar de-a lungul meridianului. La latitudini, începând din vârf, apar și forțe de compresiune, transformându-se treptat în tracțiune, care ajung la maxim la marginea inferioară a domului. Învelișurile de cupolă pot fi susținute pe un inel de sprijin care lucrează în tensiune, pe stâlpi - printr-un sistem de diafragme sau rigidizări, dacă învelișul are formă pătrată sau poliedrică în plan.

Domul a apărut în țările din Orient și a avut, în primul rând, un scop utilitar. În lipsa lemnului, cupolele din lut și cărămidă serveau drept acoperiri pentru locuințe. Dar treptat, datorită calităților sale estetice și tectonice excepționale, domul a căpătat un conținut semantic independent ca formă arhitecturală. Dezvoltarea formei cupolei este asociată cu o schimbare constantă a naturii geometriei sale. De la o formă sferică și sferică, constructorii trec la una ascuțită cu contururi parabolice complexe.

Domurile sunt sferice și multifațetate, nervurate, netede, ondulate, ondulate (Fig. 16, a). Să luăm în considerare cele mai tipice exemple de carcase de dom.

Acoperirea Palatului Sporturilor din Roma (1960), construită după proiectul profesorului P.L. Nervi pentru Jocurile Olimpice este o cupolă sferică realizată din elemente prefabricate de ciment armat de 1,67 până la 0,34 m lățime, având o formă spațială complexă (Fig. 17, a). 114 segmente ale domului se sprijină pe 38 de suporturi înclinate (3 segmente pentru 1 suport). După ce structurile monolitice au fost finalizate și segmentele prefabricate au fost monolitice, structura domului a început să funcționeze ca un întreg. Clădirea a fost construită în 2,5 luni.

Acoperirea cupola a sălii de concert din Matsuyama (Japonia), realizată în 1954 după proiectul arhitectului Kenzo Tange și al inginerului Tsibon, este un segment de minge cu un diametru de 50 m, un braț de ridicare de 6,7 m (Fig. 17, b). Învelișul are 123 de găuri rotunde cu diametrul de 60 cm pentru iluminatul de deasupra holului.

Grosimea carcasei din mijloc este de 12 cm, la suporturi este de 72 cm.Partea ingrosata a carcasei inlocuieste inelul de sustinere.

Domul de deasupra auditoriului teatrului din Novosibirsk (1932) are un diametru de 55,5 m, brațul de ridicare este de 13,6 m. Grosimea carcasei este de 8 cm (1/685 din deschidere). Se sprijină pe un inel cu o secțiune transversală de 50 × 80 cm (Fig. 17, c).

Domul pavilionului expozițional din Belgrad (Iugoslavia) a fost construit în 1957. Diametrul domului este de 97,5 m cu un braț de ridicare de 12-84 m. Domul este o structură formată dintr-o parte centrală monolitică cu diametrul de 27. m și o secțiune inelară, goală, trapezoidală a unei grinzi din beton armat , pe care sunt susținute 80 de semi-arcade prefabricate din beton armat ale unei secțiuni în I, desprinse de trei rânduri de cochilii inelare (Fig. 17, d).

Capacul cupolei stadionului din Porto (Portugalia), construit în 1981, are un diametru de 92 m.

Învelișul este alcătuit din 32 de nervuri situate în meridian, sprijinite pe cadre triunghiulare și 8 inele de beton armat. Diametrul domului în zona suportului său pe cadre triunghiulare este de 72 m, înălțimea domului este de 15 m. Învelișul domului este realizat din beton pe umplutură de plută pe un cadru din beton armat.

În vârful domului a fost construit un felinar luminos (Fig. 17, e).

Pe fig. 18 prezintă exemple de domuri cochilie realizate din metal. Experiența în construcția unor astfel de clădiri a arătat că acestea nu sunt lipsite de dezavantaje. Deci, principalul este volumul mare de construcție al clădirilor și o masă excesiv de mare a structurilor clădirii.

În ultimii ani au apărut primele clădiri cu cupolă cu acoperiș retractabil.

De exemplu, pentru stadionul din Pittsburgh (Fig. 18), s-au folosit elemente sectoriale ale carcasei din aliaje de aluminiu care alunecă radial pe suprafața domului.

În cupolele din lemn (Fig. 19, a, b, c), structurile de susținere sunt elemente din lemn tăiate sau lipite. În cupolele moderne înclinate, elementele principale ale cadrului funcționează în compresie, motiv pentru care utilizarea lemnului este recomandată în special.

Încă din Evul Mediu, lemnul a fost folosit în construcția cupolei ca material structural. Multe cupole de lemn datând din Evul Mediu au supraviețuit până în prezent în Europa de Vest. Ele reprezintă adesea o acoperire de mansardă peste cupola principală, realizată din cărămidă. Aceste cupole aveau un sistem puternic de conexiuni de rigiditate. Printre astfel de cupole se numără, de exemplu, cupola principală a Bisericii Trinity din Leningrad. Domul cu un diametru de 25 m și un braț de ridicare de 21,31 m a fost ridicat în 1834 și există încă. Dintre cupolele de lemn ale acelei vremuri, această cupolă era cea mai mare din lume. Are o structură tipică de bloc, constând din 32 de nervuri meridionale conectate prin mai multe inele de legături inelare.

Orez. 18 Exemple de domuri cochilie realizate din metal

În anii 1920-30. la noi s-au ridicat mai multe cupole din lemn de dimensiuni considerabile. Domurile din lemn cu pereți subțiri au acoperit rezervoare de gaz cu un diametru de 32 m la uzinele chimice Berezniki și Bobrikov. În Saratov, Ivanov și Baku, circurile cu diametre de 46, 50 și, respectiv, 67 m au fost acoperite cu cupole din lemn Aceste domuri aveau o structură nervură, unde nervurile erau arcade de zăbrele (Fig. 19, b).

Tehnica modernă de lipire a lemnului cu adezivi sintetici rezistenti la apă și experiența vastă în producția de lemn lipit și utilizarea sa în construcții au făcut posibilă introducerea lemnului ca material nou de înaltă calitate în structurile cu deschidere mare. Structurile din lemn sunt puternice, durabile, rezistente la foc și economice.

Figura 19. Exemple de utilizare a cupolelor din lemn de scoici

Domurile din lemn laminat sunt folosite pentru a acoperi săli de expoziții și concerte, circuri, stadioane, planetarii și alte clădiri publice. Tipurile arhitecturale și constructive de cupole din lemn lipite sunt foarte diverse. Cele mai utilizate sunt cupolele cu nervuri, cupolele cu plasă triunghiulară și cupolele cu plasă cu rețea de tip cristal, dezvoltate de profesorul M.S. Tupolev.

În SUA și Anglia au fost construite o serie de cupole din lemn lipit.

În statul Montana (SUA), peste clădirea unui centru sportiv pentru 15 mii de spectatori a fost ridicată în 1956 o cupolă de lemn cu diametrul de 91,5 m cu un braț de 15,29 m (Fig. 19, c). Cadrul de susținere al domului este format din 36 de nervuri meridionale cu o secțiune transversală de 17,5 × 50 cm Nervurile se sprijină pe un inel inferior de sprijin din profile laminate și pe un inel metalic superior comprimat. Domul este montat pe stâlpi de beton armat înalți de 12 m. În fiecare celulă formată din nervuri și grinzi, toroane de oțel sunt întinse în diagonală transversal. Instalarea cupolei a fost realizată prin semi-arce pereche împreună cu grinzi și șuvițe. Fiecare semi-arc de 45 m lungime a fost asamblat pe sol din trei părți.

Domurile pliate sunt montate din cochilii spațiale din ciment armat dispuse pe unul sau două niveluri, sau sunt realizate monolitice (Fig. 19, a).

Domurile ondulate sunt utilizate pentru deschideri de peste 50 m. Forma ondulată a suprafeței domului este dată pentru a asigura o rigiditate și stabilitate mai mari (Fig. 20, a, b).

Acoperind piața acoperită din Royen (Franța) construită după proiectul arhitecților Simon și Moriceo, inginer Sarger în 1955, este o carcasă sferică sub formă de undă de 13 paraboloizi în formă de sinus dispuși radial (Fig. 20, a). Diametru cupolă - 50 m, înălțime 10,15 m, lățime val 6 m, grosime 10,5 cm Marginile inferioare ale valurilor se sprijină direct pe fundație.

Acoperirea circului din București (1960), proiectată de institutul „Proiect-București”, este o cupolă ondulată cu diametrul de 60,6 m, formată din 16 segmente de undă parabolice (Fig. 20, b). Grosimea cochiliei este de 7 cm la varf, 12 cm la suporturi. Domul se sprijină pe 16 stâlpi, legați între ele printr-o centură poligonală din beton armat precomprimat, care percepe forțele de dilatare din cupolă.

Cochilii cu o suprafață de transfer sunt utilizate atunci când acoperă încăperi dreptunghiulare sau poligonale. Astfel de cochilii se sprijină pe diafragme de pe toate părțile poligonului. Suprafața carcasei de transfer este formată prin mișcarea de translație a unei curbe de-a lungul celeilalte, cu condiția ca ambele curbe să fie curbate în sus și să fie în două plane reciproc perpendiculare (Fig. 12, f).

Obuzele de transfer (Fig. 12, e) funcționează în direcțiile transversale și longitudinale ca bolțile.

Pufurile puternice, suspendate sub nervurile longitudinale, percep împingerea în direcția travei. Pe direcția transversală, expansiunea din carcasă în travele exterioare este percepută prin diafragmele de rigidizare și elementele laterale, iar în travele din mijloc, împingerea este stinsă de carcasele adiacente. Secțiunile transversale ale cochiliilor de transfer de-a lungul întregii lungimi a arcului, cu excepția zonelor de sprijin, sunt mai des considerate circulare (Fig. 16, b).

Un exemplu de înveliș cu suprafață de transfer este acoperirea unei fabrici de cauciuc din Brinmore (Țara Galilor de Sud, Anglia), construită în 1947 (Fig. 21, b). Învelișul este format din 9 cochilii eliptice dreptunghiulare de dimensiunea 19 × 26 m. Grosimea cochiliilor este de 7,5 cm.Rigiditatea cochiliilor este asigurata de diafragme laterale.

În zonele de sprijin, carcasa se poate termina cu elemente conoidale care asigură o tranziție de la o secțiune transversală circulară a zonei de mijloc la una dreptunghiulară de-a lungul liniei de sprijin.

Conform acestui sistem, la Leningrad s-a construit o acoperire peste un garaj auto cu o deschidere de 96 m, formată din 12 bolți, fiecare de 12 m lățime.

Pânzele sferice se formează dacă suprafața sferică este limitată de planuri verticale construite pe laturile unui pătrat. Diafragmele de rigiditate în acest caz sunt aceleași pentru toate cele patru laturi (Fig. 12, c, e, Fig. 16).

Cochilii sferice prefabricate cu nervuri mărimea 36 × 36 m sunt folosiți la construcția multor instalații industriale (Fig. 21, e). În această soluție, se folosesc plăci de patru dimensiuni standard: în partea din mijloc, pătratul 3 × 3 m, iar la periferie - cochilii rombice, aproape de dimensiunea unui pătrat. Aceste plăci au nervuri diagonale de lucru și mici îngroșări de-a lungul conturului.

Capetele armăturii nervurilor diagonale sunt goale. În timpul instalării, acestea sunt sudate folosind tije aeriene. Tijele cu armături elicoidale puse pe ele sunt așezate în cusăturile dintre plăci din zona îmbinărilor de colț. După aceea, cusăturile sunt monolitice.

Acoperirea sferică a clădirii centrului comercial Novosibirsk are dimensiuni în termeni de 102 × 102 m, înălțimea arcurilor de contur este egală cu 1/10 din deschidere. Generatoarea cochiliei are aceeași creștere.

Ridicarea totala a cochiliei este de 20,4 m. Taierea suprafetei cochiliei se face tinand cont de schema de transfer. La secțiunile de colț, plăcile de acoperire sunt dispuse în diagonală pentru a găzdui armăturile solicitate în îmbinările longitudinale (diagonale).

Părțile de susținere ale secțiunilor de colț ale acoperirii, care suferă cele mai mari solicitări, sunt realizate din beton armat monolit.

Pardoseala sălii de adunări cu 1200 de locuri de la Massachusetts Institute of Technology din Boston (SUA) a fost proiectată de arhitectul Ero Saariner. Este o cochilie sferică cu diametrul de 52 m și are o formă triunghiulară în plan.

Învelișul sferic al acoperirii este 1/8 din suprafața sferică. De-a lungul conturului, carcasa se sprijină pe trei curele de rulment curbilinii, care transferă forțele către suporturi situate în trei puncte (Fig. 21, d). Grosimea carcasei de la 9 la 61 cm.

O grosime atât de mare a carcasei la suporturi se explică prin momentele de încovoiere semnificative care apar în carcasă datorită decupărilor mari, ceea ce indică o soluție de proiectare nereușită.

Acoperisul centrului comercial din Canoe (Hawaii, SUA) este realizat sub forma unei carcase sferice cu suprafata neteda, marimea 39.01 × 39,01 m. Carcasa nu are diafragma de rigiditate si este sustinuta de 4 bonturi la colturile sale. Grosimea carcasei 76-254 mm. (Fig. 21, a).

Capacul (Spania) pieței acoperite din Algeciros, construit în 1935 după proiectul inginerului Torroja și al arhitectului Arcas, este o înveliș sferic octaedric cu diametrul de 47,6 m.

Opt suporturi pe care se sprijină carcasa sunt interconectate printr-o centură poligonală care primește împingerea din carcasă (Fig. 21, c).

5 carcase cu direcția opusă de curbură

Cochilii cu direcții opuse ale uneia și celeilalte curburi sunt formate prin deplasarea unei linii drepte (generator) de-a lungul a două curbe de ghidare. Acestea includ conoizi, hiperboloizi de revoluție de un singur sex și paraboloizi hiperbolici (Fig. 12, f, g, h).

Când se formează un conoid, linia generatoare se sprijină pe curbă și pe linie dreaptă (Fig. 12, g). Rezultatul este o suprafață cu direcția opusă unei curburi. Conoidul este utilizat în principal pentru acoperișuri de șopron și face posibilă obținerea multor forme diferite. Curba de ghidare a unei conoide poate fi o parabolă sau o curbă circulară. Învelișul conoid din capacul șopronului permite iluminarea naturală și ventilația încăperii (Fig. 16, d, e).

Elementele de susținere ale cochiliilor conoide pot fi arcuri, grinzi și alte structuri.

Lungimea unor astfel de cochilii este de la 18 la 60 m. Tensiunile de tracțiune care apar în învelișul conoidului sunt transferate pe diafragme rigide. Sarcina cochiliei conoide este preluată de patru suporturi, de obicei situate la patru puncte de colț ale cochiliei.

Un exemplu este clădirea de recepție și depozitare a pieței acoperite din Toulouse (Franța), construită după proiectul inginerului Prat. Piața este acoperită de o structură formată din ferme parabolice din beton armat cu o deschidere de 20 m, cu braț de ridicare de 10 m și cochilii conoide de 70 mm grosime, distanța dintre arcade este de 7 m. Platformele de încărcare situate de-a lungul longitudinalului părțile laterale ale clădirii sunt acoperite cu cochilii cilindrice sub formă de console lungi de 7 m ținute cu ajutorul unor băieți care se sprijină pe arcade (Fig. 22, a).

Generatoarea unui hiperboloid de revoluție de un singur sex se înfășoară în jurul axei cu care se intersectează într-o poziție oblică (Fig. 12, h). Când această linie dreaptă este deplasată, două sisteme de generatoare apar, parcă, intersectându-se pe suprafața carcasei.

Un exemplu de utilizare a acestei cochilii sunt standurile Hipodromului Zarzuela din Madrid (Fig. 22, b) și piața din Co (Franța) (Fig. 22, c).

Formarea suprafeței unui paraboloid hiperbolic (hipar) este determinată de sisteme de linii neparalele și neintersectate (Fig. 12, h), care se numesc linii de ghidare. Fiecare punct al paraboloidului hiperbolic este punctul de intersecție a doi generatori care alcătuiesc suprafața.

Orez. 22 Exemple de aplicații ale cochiliilor conoidale și hiperboloizilor de revoluție

Cu o sarcină distribuită uniform, tensiunile în toate punctele suprafeței de gips au o valoare constantă. Acest lucru se datorează faptului că forțele de tracțiune și de compresiune sunt aceleași pentru fiecare punct. Acesta este motivul pentru care hyparas sunt mai rezistente la flambaj. Când carcasa tinde să se îndoaie sub acțiunea sarcinii, efortul de tracțiune în direcția normală acestei presiuni crește automat. Acest lucru face posibilă producerea de cochilii de grosime mică, adesea fără flanșe.

Primele studii statice despre hypars au fost publicate în 1935 de francezul Lafay, dar au găsit aplicare practică în lucrări abia după cel de-al Doilea Război Mondial. Boroni în Italia, Rubana în Cehoslovacia, Candela în Mexic, Salvadori în SUA, Sarge în Franța. Avantajele operaționale și economice ale giparsului și posibilitățile estetice nelimitate creează un domeniu uriaș de aplicare a acestora.

Pe fig. 16f, g, h și posibilele combinații de suprafețe ale giparurilor plate sunt prezentate.

Orez. 23 Exemple de utilizare a giparului în construcții

Coperta sălii teatrului orașului din Shizuska (Japonia) arhitectul Kenzo Tange, inginerul Shoshikatsu Pauobi (Fig. 23, a). Sala oferă 2.500 de locuri pentru spectatori. Clădirea este în plan pătrat, cu latura egală cu 54 m. Învelișul are formă de gipar, a cărui suprafață este întărită cu rigidizări amplasate paralel cu laturile pătratului la fiecare 2,4 m. Întreaga sarcină de la acoperire. se transferă pe două suporturi din beton armat conectate între ele sub pardoseala halei prin piste de beton armat. Suporturile suplimentare pentru grinzile de capăt ale cochiliei sunt stâlpi subțiri oscilanți de-a lungul fațadelor clădirii. Lățimea fasciculului este de 2,4 m, grosimea este de 60 cm, grosimea carcasei este de 7,5 cm.

Capela și restaurantul parcului din Mexico City au fost proiectate de inginerul Felix Candela. Aceste structuri au folosit combinații de mai mulți paraboloizi hiperbolici (Fig. 23, b, c)

Un club de noapte din Acapulco (Mexic) a fost proiectat tot de F. Candela. În această lucrare s-au folosit 6 gipari.

Practica mondială a construcțiilor este bogată în exemple de diverse forme de gipar în construcții.

6 Acoperiri cu nervuri încrucișate și cu tije încrucișate

Acoperirile cu nervuri încrucișate sunt un sistem de grinzi sau ferme cu coarde paralele care se intersectează în două sau uneori în trei direcții. Aceste acoperiri în munca lor abordează lucrul unei plăci solide. Prin crearea unui sistem încrucișat, devine posibilă reducerea înălțimii fermelor sau grinzilor la 1/6-1/24 deschidere. Trebuie remarcat faptul că sistemele încrucișate sunt eficiente numai pentru încăperi dreptunghiulare cu un raport de aspect cuprins între 1:1 și 1,25:1. Odată cu o creștere suplimentară a acestui raport, structura își pierde avantajele, transformându-se într-un sistem de grinzi convențional. În sistemele încrucișate, este foarte avantajos să folosiți console cu o rază de acțiune de până la 1/5-1/4 din lungime. Susținerea rațională a acoperirilor încrucișate, folosind natura spațială a lucrării lor, face posibilă optimizarea utilizării acestora și construirea de acoperiri de diferite dimensiuni și sprijin din elemente prefabricate prefabricate de același tip.

La pavajele cu nervuri încrucișate, distanța dintre nervuri este utilizată de la 1,5 m până la 6 m. Pavajele cu nervuri încrucișate pot fi realizate din oțel, beton armat sau lemn.

Învelișurile cu nervuri încrucișate din beton armat sub formă de chesoane sunt utilizate în mod rațional cu deschideri de până la 36 m. Pentru deschideri mari, ar trebui să treceți la utilizarea fermelor din oțel sau din beton armat.

Acoperiri de cruce din lemn până la dimensiunea 24 × 24 m sunt realizate din placaj și bare pe lipici și cuie.

Un exemplu de utilizare a fermelor transversale poate fi proiectarea Sălii de Adunare din Chicago, finalizată în 1954 de către arhitectul Van Der Rohe (SUA). Dimensiuni acoperire hol 219,5 × 219,5 m (Fig. 24, a).

Orez. 24 Acoperiri cu nervuri încrucișate realizate din metal

Înălțimea halei până la vârful structurilor este de 34 m. Structurile transversale sunt realizate din ferme de oțel cu curele paralele cu o zăbrele diagonală înălțime de 9,1 m. Întreaga structură se sprijină pe 24 de suporturi (6 suporturi pe fiecare parte a pătratului). ).

În pavilionul expozițional din Sokolniki (Moscova) construit în 1960 conform proiectului Mosproekt, a fost folosit un sistem de acoperire încrucișată de dimensiunea 46. ×46 m de ferme din aluminiu susținute de 8 stâlpi. Distanța dintre ferme este de 6 m, înălțimea este de 2,4 m. Acoperișul este realizat din panouri de aluminiu de 6 m lungime (Fig. 24, b)

Institutul VNIIZhelezobeton împreună cu TsNIIEPzhilishcha au dezvoltat un design original al unui pavaj cu diagonală transversală cu o dimensiune de 64 ×64 m, din elemente prefabricate din beton. Învelișul se sprijină pe 24 de coloane situate pe laturile pătratului 48 ×48 m, și constă dintr-o travee și o porțiune în consolă cu un decalaj de 8 m. Înclinarea stâlpilor este de 8 m.

Acest design și-a găsit aplicația în construcția Casei de mobilier de pe Lomonosovsky Prospekt din Moscova (autori A. Obraztsov, M. Kontridze, V. Antonov și alții). elemente cu o lungime de 5,66 m (Fig. 25). Elementul de închidere al acoperirii este un scut izolat prefabricat ușor, pe care este așezat un covor hidroizolant cu mai multe straturi.

Structurile spațiale cu bare realizate din metal reprezintă o dezvoltare ulterioară a structurilor cu zăbrele plane. Principiul unei structuri spațiale în formă de tijă este cunoscut omenirii încă din cele mai vechi timpuri; este folosit în iurtele mongole și în colibele locuitorilor Africii tropicale și în clădirile cadru ale Evului Mediu și în timpul nostru - în structurile unei biciclete, avion, macarale etc.

Structurile spațiale cu tije sunt utilizate pe scară largă în multe țări ale lumii. acest lucru se datorează simplității fabricării lor, ușurinței instalării și, cel mai important, posibilității producției industriale. Indiferent de forma structurii spațiale a tijei, trei tipuri de elemente pot fi întotdeauna distinse în ea: noduri, biele și zone. interconectate într-o anumită ordine, aceste elemente formează sisteme spațiale plate.

Sistemele spațiale ale structurilor de bare includ:

Plăci structurale cu tije (Fig. 26);

Cochilii de plasă (cochilii cilindrice și conice, cochilii de transfer și cupole) (Fig. 27).

Structurile spațiale cu tije pot fi cu o singură zonă, cu două zone și cu mai multe zone. de exemplu, plăcile structurale sunt realizate pe două niveluri, iar cupolele din plasă și cochiliile cilindrice în deschideri normale sunt cu un singur nivel.

Nodurile și bielele formează spațiul închis între ele (zonă). zonele pot fi sub forma unui tetraedru, hexaedru (cub), octaedru, dodecaedru etc. forma zonei poate asigura sau nu rigiditatea sistemului de tije, de exemplu, tetraedrul, octaedrul și icosaedrul sunt zone rigide. Problema stabilității pentru cochilii cu ochiuri cu un singur strat este asociată cu posibilitatea așa-numitei „rupturi” ale acestora, ca și cochilii cu pereți subțiri (Fig. 26).

Orez. 26 Structuri de bare metalice

Colţ ? poate fi mult sub 100 de grade. Ruperea în sine nu duce la prăbușirea întregii structuri de plasă; în acest caz, structura dobândește o altă structură stabilă de echilibru.

Conexiunile nodale utilizate în structurile de bare depind de proiectarea sistemului de bare. Astfel, în cochiliile de plasă cu un singur strat, trebuie folosite conexiuni nodale cu ciupirea rigidă a tijelor în direcția normală cu suprafața pentru a evita „ruperea” nodurilor, și în plăcile structurale, precum și în curea multiplă. sisteme în general, nu este necesară o legătură rigidă a tijelor în noduri. proiectarea conexiunii nodale depinde de aranjarea spațială a tijelor și de capacitățile producătorului.

Cele mai comune sisteme de conexiuni ale tijei utilizate în practica mondială sunt următoarele:

Sistemul „meko” (conexiune filetată folosind un element modelat - o bilă) a devenit larg răspândit datorită ușurinței de fabricare și instalare (Fig. 28, c);

Sistemul „deck spațial” de elemente piramidale, prefabricate, care sunt prinse între ele în planul coardei superioare și legate prin vergeturi în planul coardei inferioare (Fig. 28, a);

Racordarea tijelor pentru sudare folosind fitinguri inelare sau bile (Fig. 28, b);

Conectarea tijelor cu ajutorul unor ghișeuri îndoite pe șuruburi etc. (Fig. 28, d); plăcile de miez (structurale) au următoarele scheme geometrice de bază:

Structură cu două curele cu două familii de bare de centură;

Structură cu două curele cu trei familii de bare de centură;

Structură cu două curele cu patru familii de bare de centură.

Prima structură este cea mai simplă și mai des folosită construcție în prezent. Se caracterizează prin simplitatea conexiunilor nodale (nu mai mult de nouă tije converg într-un singur nod), este convenabil pentru tavanele camerelor care au plan dreptunghiular. Înălțimea structurală a plăcii structurale se presupune a fi 1/20 ... 1/25 din deschidere. cu deschideri normale de până la 24 m, înălțimea plăcii este de 0,96 ... 1,2 m. dacă structura este din tije de aceeași lungime, această lungime este de 1,35 ... 1,7 m. elemente de acoperiș(rece sau izolat) fără piste sau lăzi suplimentare. cu deschideri semnificative ale plăcii, este necesar să se instaleze curse sub acoperiș, deoarece cu o deschidere de 48 m, înălțimea plăcii va fi de aproximativ 1,9 m, iar lungimea tijelor va fi de aproximativ 2,7 m. Exemple de utilizarea plăcilor structurale în construcții sunt prezentate în fig. 29. Învelișurile cilindrice din plasă sunt realizate sub formă de ochiuri de tijă cu celule identice (Fig. 27). Cea mai simplă carcasă cilindrică din plasă este formată prin îndoirea unei plase triunghiulare plată. dar o înveliș de plasă cilindrică poate fi obținută cu ușurință cu o formă rombică a plasei. În aceste carcase, nodurile sunt situate pe suprafața cu diferite raze, ceea ce, ca și curbura dublă, crește capacitatea portantă a carcasei. Acest efect poate fi realizat și într-o plasă de bară triunghiulară.

Orez. 28 Unele tipuri de conexiuni nodale în structurile de bare

Domurile din plasă, având o suprafață cu dublă curbură, de regulă, sunt realizate din tije de diferite lungimi. forma lor este foarte diversă (Fig. 27, a). Domurile geodezice, create de inginerul Futtler (SUA), sunt o structură în care suprafața domului este împărțită în triunghiuri sferice echilaterale formate fie din tije de diferite lungimi, fie din panouri de diferite dimensiuni. Învelișurile conice din plasă sunt similare ca design cu cupolele din plasă, cedându-le, totuși, ca rigiditate. Avantajul lor este o suprafață în dezvoltare, care facilitează tăierea elementelor de acoperiș. Structura geometrică a cochiliilor conice de plasă poate fi construită pe formele poligoanelor regulate, în timp ce trei, patru sau cinci triunghiuri echilaterale pot converge în partea de sus a conului. Toate tijele sistemului au aceeași lungime, dar unghiurile din coardele orizontale adiacente ale carcasei se modifică. Alte forme de cochilii de plasă sunt prezentate în Fig. e 27, b, c, e. Acoperișurile din structurile cu bare spațiale, cum ar fi plăcile structurale, diferă puțin de cele utilizate în mod obișnuit pentru structurile din oțel. acoperirile din cochilii de plasă cu curbură simplă și dublă se rezolvă diferit. La folosirea plămânilor materiale termoizolante aceste acoperiri, de regulă, nu îndeplinesc cerințele termice (rece iarna, caldă vara). ca izolatie termica putem recomanda materialul optim - spuma poris.irolbeton.

Poate fi monolitic (metoda turnată de acoperiș) și prefabricat, poate fi plasat direct în matrițe în care sunt realizate elemente de acoperiș prefabricate din beton armat etc. acest material este ușor (densitate 200 kg/m 3), ignifugă și nu necesită șapă de ciment. Se mai folosesc si alte izolatii sintetice semirigide si moi.

Cele mai promițătoare în prezent ar trebui luate în considerare utilizarea acoperișurilor colorate cu mastic, deoarece rezolvă simultan problemele de hidroizolație și aspectul structurilor, ceea ce este deosebit de important pentru acoperirile cu dublă curbură în țara noastră, se folosește masticul de acoperiș, ceea ce face ca este posibil să se obțină diferite nuanțe de culoare ale acoperișului (dezvoltat Institutul de Cercetare pentru Acoperișuri cu Polimer). În structurile în care suprafața acoperișului nu este vizibilă, se poate folosi un covor din pâslă pentru acoperiș sau folii și țesături sintetice. rezultate frumoase oferă utilizarea pachetelor de acoperiș din orez din aluminiu ondulat cu izolație sintetică dură imprimată în ele.

Acoperișurile din materiale metalice de orez nu sunt fezabile din punct de vedere economic. Drenajul de pe suprafața acoperișului este decis în fiecare caz individual.

5. Structuri suspendate (cablate).

În 1834, a fost inventat un cablu de sârmă - un nou element structural care și-a găsit o aplicație foarte largă în construcții datorită proprietăților sale remarcabile - rezistență ridicată, greutate redusă, flexibilitate, durabilitate. În construcții, cablurile de sârmă au fost utilizate mai întâi ca structuri portante pentru podurile suspendate, apoi s-au răspândit pe pavajele suspendate cu deschidere mare.

Dezvoltarea structurilor moderne cu tiranți a început la sfârșitul secolului al XIX-lea. La construirea expoziției de la Nijni Novgorod din 1896, inginerul rus V.G. Shukhov a fost primul care a folosit o structură metalică care funcționează spațial, în care munca elementelor rigide în îndoire a fost înlocuită cu munca unor tipi flexibili în tensiune.

1 Huse suspendate

Acoperirile suspendate sunt folosite pe clădiri cu aproape orice plan de configurație. Aspectul arhitectural al clădirilor cu acoperișuri suspendate este divers. Pentru agățarea acoperirilor se folosesc fire, fibre, tije din oțel, sticlă, materiale plastice și lemn. De la începutul secolului, în țara noastră au fost construite peste 120 de clădiri cu acoperișuri suspendate. Știința internă a creat o teorie a calculului sistemelor și structurilor suspendate folosind computere.

În prezent, există acoperiri cu o deschidere de aproximativ 500 m. În acoperirile suspendate se consumă aproximativ 5-6 kg de oțel la 1 m 2zona acoperita. Structurile cu brațe au un grad ridicat de pregătire, iar instalarea lor este simplă.

Stabilitatea acoperișurilor suspendate este asigurată prin stabilizare (pretensionare) cabluri (cabluri) flexibile. Stabilizarea cablurilor se poate realiza prin încărcare în sisteme cu o singură centură, prin crearea de sisteme cu curele duble (ferme de cabluri) și prin autotensionarea cablurilor în sistemele transversale (rețele de cabluri). În funcție de metoda de stabilizare a cablurilor individuale, pot fi create diverse plăci de structuri suspendate (Fig. 30, 1).

Acoperirile suspendate cu o singură curbură sunt sisteme de cabluri simple și sisteme de cabluri cu două curele. Un sistem de cabluri simple (Fig. 30, 1, a) este o structură de susținere a acoperirii, constând din elemente paralele (cabluri) care formează o suprafață concavă.

Pentru stabilizarea cablurilor acestui sistem se folosesc plăci prefabricate din beton. In cazul cablurilor monolitice din structura de acoperire se obtine o manta suspendata. Mărimea forțelor de tracțiune în cabluri depinde de înclinarea lor în mijlocul travei. valoarea optimă a căderii este de 1/15-1/20 din span. Pentru clădirile care au plan dreptunghiular se folosesc acoperișuri cu cabluri cu cabluri simple paralele. Prin plasarea punctelor de suspensie ale cablurilor pe conturul suportului la diferite niveluri sau oferindu-le o înclinare diferită, este posibil să se realizeze o acoperire cu o curbură în direcția longitudinală, care va permite drenajul extern din acoperire. Un sistem de cabluri cu două centuri, sau o ferme de cablu, constă dintr-un suport și un cablu de stabilizare având o curbură de semn diferit. Acoperirile pe acestea pot avea o masă mică (40-60 kg/m 2). Cablurile de susținere și de stabilizare sunt conectate între ele prin tije. sectiune rotunda sau vergeturi prin cablu. Avantajul sistemelor pe două niveluri cu brațuri diagonale este că sunt foarte fiabile sub influențe dinamice și au o deformabilitate scăzută. Valoarea optimă a înclinării (ridicarii) a curelelor de frânghie pentru cureaua superioară este de 1/17-1/20, pentru cureaua inferioară 1/20-1/25 din deschidere (Fig. 30, Fig. 1, c). Pe fig. 31 prezintă exemple de acoperișuri cu o singură curbură. Acoperirile cu brațe cu curbură dublă pot fi reprezentate de un sistem de cabluri simple și sisteme cu două curele, precum și sisteme transversale (rețele de cabluri). Acoperirile care utilizează sisteme de cabluri simple sunt cel mai adesea efectuate în încăperi cu plan circular și plasare radială a cablurilor. Gilele sunt atașate la un capăt de inelul de sprijin comprimat, iar la celălalt capăt de inelul central întins (Fig. 30, Fig. 1, b). Este posibilă opțiunea de montare în centrul suportului. Sistemele cu două curele sunt acceptate în mod similar suprapunerilor cu o singură curbură.

Orez. 31 Exemple de acoperișuri cu o singură curbură

La acoperișurile cu plan rotund sunt posibile următoarele variante de aranjare reciprocă a cablurilor suport și stabilizatoare: cablurile diverg sau converg de la inelul central spre cel de susținere, cablurile se intersectează între ele, divergând în centru și la nivelul perimetrul acoperișului (Fig. 30). Sistemul încrucișat (rețele de cabluri) este format din două familii de cabluri paralele care se intersectează (lagăr și stabilizator). Suprafața de acoperire în acest caz are o formă de șa (Fig. 30, Fig. 1, d). Forța de pretensionare din cablurile de stabilizare este transferată cablurilor de susținere sub formă de forțe concentrate aplicate la nodurile de intersecție. utilizarea sistemelor încrucișate face posibilă obținerea diferitelor forme de acoperișuri cu armature. pentru sistemele cu brațe transversale, valoarea optimă a brațului de ridicare a cablurilor de stabilizare este de 1/12-1/15 din deschidere, iar înclinarea cablurilor de susținere este de 1/25-1/75 din deschidere. construcția unor astfel de acoperiri este laborioasă. A fost aplicat pentru prima dată de Matthew Nowicki în 1950 ( Carolina de Nord). Sistemul transversal permite utilizarea acoperișurilor ușoare sub formă de plăci prefabricate din beton ușor sau ciment armat.

Pe fig. Figurile 31 și 32 prezintă exemple de acoperișuri cu brațe cu curbură simplă și dublă. Forma acoperișului cu braț și conturul planului structurii de acoperit determină geometria conturului de sprijin al acoperișului și, în consecință, forma structurilor de susținere (de susținere). Aceste structuri sunt cadre plane sau spațiale (oțel sau beton armat) cu rafturi de înălțime constantă sau variabilă. elementele structurii de susținere sunt barele transversale, stâlpii, barele, suporturile pentru cabluri și fundațiile. structurile de susținere ar trebui să asigure amplasarea ancorelor de prindere a cablurilor (cablurilor), transferul reacțiilor de la forțele din cabluri la baza structurii și crearea unui contur de susținere rigid al stratului de acoperire pentru a limita deformațiile brațelor. sistem.

La acoperișurile cu plan dreptunghiular sau pătrat, cablurile (fermile de cabluri) sunt de obicei paralele între ele. Transferul de tracțiune se poate face în mai multe moduri:

Prin grinzi rigide amplasate într-un înveliș plan pe diafragme de capăt (pereți plini sau contraforturi); rafturile intermediare percep doar o parte din componentele verticale ale forțelor din cabluri (Fig. 33, c);

Transferul forțelor de tracțiune către cadre situate în planul cablurilor, cu transfer al forțelor de tracțiune direct pe cadre rigide sau contraforturi, constând din tije întinse sau comprimate (stuturi, bare). Forțele mari de întindere care apar în montantele contraforturilor de cadru sunt percepute cu ajutorul unor dispozitive speciale de ancorare în pământ sub formă de fundații masive sau ancore conice (cav sau solide) din beton armat (Fig. 33, b);

Transmiterea împingerii prin cabluri este cea mai economică modalitate de percepere a împingerii; Băieții pot fi atașați la stâlpi independenți și la fundații de ancorare sau combinați cu mai mulți tipi pentru un stâlp sau un dispozitiv de ancorare (Fig. 33, a).

În acoperirile circulare, cablurile sau ferme de cabluri sunt dispuse radial. Sub acțiunea unei sarcini distribuite uniform asupra stratului de acoperire, forțele din toate cablurile sunt aceleași, iar inelul de sprijin exterior este comprimat uniform. În acest caz, nu este nevoie de fundații de ancorare. La încărcare neuniformă, în inelul de susținere pot apărea momente de încovoiere, de care trebuie să se țină cont și să se evite momentele excesive.

Pentru acoperirile circulare, sunt utilizate trei opțiuni principale pentru structurile de susținere:

Cu transferul forței către inelul de sprijin exterior orizontal (Fig. 33, d);

Cu transferul de forțe în cabluri către inelul exterior înclinat (Fig. 33, e);

Odată cu transferul forței către arcade de contur înclinate, pe baza

pe un număr de rafturi care percep forțe verticale din acoperire (Fig. 33, f, g).

Pentru a percepe eforturile din arcade, călcâiele lor se sprijină pe fundații masive sau sunt legate cu pufături. Teoria de calcul a fermelor de frânghie a fost acum dezvoltată destul de pe deplin, există formule de lucru și programe de calculator.

2 Structuri suspendate cu tirant

Spre deosebire de alte tipuri de acoperișuri suspendate, în acoperișurile suspendate, cablurile portante sunt situate deasupra suprafeței acoperișului.

Sistemul portant de pavaj suspendate este format din cabluri cu suspensii verticale sau înclinate, care poartă fie fascicule luminoase, fie direct plăci de pavaj.

Giulgiile sunt fixate pe rafturi, contravântuite în direcțiile longitudinale și transversale.

Plafoanele suspendate pot avea orice formă geometrică și sunt realizate din orice materiale.

În structurile suspendate, stâlpii portanti pot fi aranjați pe unul, două sau mai multe rânduri în direcții longitudinale sau transversale (Fig. 34).

Atunci când se instalează structuri suspendate, în loc de cabluri, pot fi utilizate extensii în consolă ale acoperirilor pentru a echilibra tensiunea din fire.

Câteva exemple din construcție practică.

O acoperire suspendată cu un acoperiș din plastic transparent a fost construită pentru prima dată în 1949 deasupra unei stații de autobuz din Milano (Italia). Acoperișul înclinat este suspendat printr-un sistem de cabluri de stâlpii de sprijin înclinați. Echilibrul se realizeaza prin bretele speciale atasate de marginile husei.

Acoperire suspendată deasupra Stadionului Olimpic din Squaw Valley (SUA). Stadionul are o capacitate de 8.000 de spectatori. Dimensiunile sale în plan 94,82 × 70,80 m. capac suspendat este format din opt perechi de grinzi înclinate în formă de cutie de secțiune variabilă, susținute de tipi. Băieții se sprijină pe 2 rânduri de rafturi instalate la fiecare 10,11 m. De-a lungul grinzilor sunt așezate piste, iar de-a lungul lor sunt așezate plăci în formă de cutie de 3,8 m lungime. Tipii portanti - cablurile au un diametru de 57 mm. La proiectarea structurilor suspendate, aspectele esențiale sunt protecția suspensiilor împotriva coroziunii în aer liberși decizia de noduri de trecere a consolelor de suspensie printr-un acoperiș. Pentru a face acest lucru, este recomandabil să folosiți frânghii galvanizate dintr-un profil închis sau profil din oțel, disponibile pentru inspecție periodică și vopsire pentru a evita coroziunea.

3 căptușeli și membrane rigide

Un tip rigid este o serie de elemente de tijă realizate din metal profil, articulate între ele și formând un fir liber lasat la fixarea punctelor extreme pe suporturi. Conectarea cablurilor rigide între ele și cu structurile de susținere nu necesită utilizarea unor dispozitive complexe de ancorare și forță de muncă înalt calificată.

Principalul avantaj al acestei acoperiri a fost rezistența sa mare la aspirația vântului și flutter (vibrații de încovoiere-torsionare) fără instalarea de legături speciale de vânt și pretensionare. Acest lucru s-a realizat prin utilizarea de carcase rigide și o creștere a sarcinii constante pe pavaj.

Cojile suspendate din diverse materiale de orez (oțel, aliaje de aluminiu, țesături sintetice etc.) sunt de obicei numite membrane. Membranele pot fi realizate la fabrica si livrate la santier rulate. Funcțiile de rulment și de închidere sunt combinate într-un singur element structural.

Eficacitatea acoperirilor cu membrane crește dacă, în locul acoperișurilor grele și a unei greutăți speciale, se folosește pretensionarea pentru creșterea rigidității acestora. Se presupune că scăderea acoperirilor cu membrane este de 1/15-1/25 din lungime.

De-a lungul conturului, membrana este suspendată de un inel de sprijin din oțel sau beton armat.

Membrana se foloseste pentru orice forma geometrica a planului. Pentru membranele pe plan dreptunghiular, se folosește o suprafață de acoperire cilindrică, pe plan rotund - sferică sau conică (portul este limitat la 60 m).

4 Sisteme combinate

La proiectarea structurilor cu deschidere mare, există clădiri în care este recomandabil să se folosească o combinație a unui element structural simplu (de exemplu, grinzi, arcade, plăci) cu un cablu întins. Unele plăci cu modele combinate sunt cunoscute de mult timp. Acestea sunt structuri de ferme în care grinda curea lucrează în compresie, iar tija sau cablul metalic percepe forțe de tracțiune. În structurile mai complexe, a devenit posibilă simplificarea schemei structurale și, astfel, obținerea unui efect economic în comparație cu structurile tradiționale cu deschidere mare. Structura arcuită a fost folosită la construcția Palatului Sportiv Zenith din Leningrad. clădirea este în plan dreptunghiular cu dimensiunile 72 × 126 m. Cadrul de susținere al acestei hale este proiectat sub forma a zece cadre transversale cu treapta de 12 m și doi pereți de capăt semitimp. fiecare dintre cadre a fost realizat sub forma unui bloc de două stâlpi înclinați în formă de V, patru brațuri de stâlp și două fermele arcuite. lăţimea fiecărui bloc este de 6 m. stâlpii din beton armat se prinde în talpă şi se învecinează pivotant cu sarpantele arcuite. Coloanele tip tip sunt articulate în partea de sus și de jos. Echilibrarea forțelor de împingere are loc în principal în acoperirea în sine. Acest acest sistem se compară favorabil cu structurile pur cu tiranți, care, pe un plan dreptunghiular, necesită instalarea de băieți, contraforturi sau alte dispozitive speciale. Pretensionarea băieților va asigura o reducere semnificativă a momentelor din arc care apar sub anumite tipuri de sarcini.

Secțiunea arcului de oțel este o grindă în I, de 900 mm înălțime. Giulgiile sunt realizate din frânghii de tip închis cu ancore turnate.

Placă de beton armat, armată cu ferme, utilizată pentru acoperirea a nouă secțiuni cu dimensiunile planului de 12 × 12 m magazin universal din Kiev. Centura superioară a fiecărei celule a sistemului este asamblată din nouă plăci de dimensiune 4×4 m. centura inferioară este realizată din bare de armare în cruce. Aceste tije sunt articulate de nervurile diagonale ale plăcilor de colț, ceea ce face posibilă închiderea forțelor sistemului din interiorul acestuia, transferând doar o sarcină verticală pe coloană.

5 Elemente structurale și detalii ale acoperișurilor cu brațe

Sârmă (frânghii). principalul material de structură al acoperișurilor cu oțel - sunt realizate din sârmă de oțel trasă la rece cu un diametru de 0,5-6 mm, cu o rezistență la tracțiune de până la 220 kg / mm 2. Există mai multe tipuri de cabluri:

Cabluri spiralate (Fig. 35, 1, a), formate dintr-un fir central, pe care sunt înfăşurate elicoidal secvenţial mai multe rânduri de fire rotunde în direcţiile stânga şi dreapta;

Cabluri cu mai multe șuvițe (Fig. 35, Fig. 1, b), constând dintr-un miez (frânghie de cânepă sau șuviță de sârmă), pe care firele de sârmă sunt înfășurate cu răsucire unilaterală sau încrucișată (toronele pot avea o răsucire în spirală) , în acest caz cablul va fi numit spiral-strand ;

Cabluri închise sau semiînchise (Fig. 35, Fig. 1, c, d), constând dintr-un miez (de exemplu, sub formă de cablu spiralat), în jurul căruia sunt înfășurate șiruri de fire ale unei secțiuni figurate, asigurând potrivirea lor strânsă (cu o soluție semi-închisă, cablul are înfășurări pe un rând de fire rotunde și figurate);

Cabluri (mănunchiuri) de fire paralele (Fig. 35, Fig. 1, e), având o secțiune transversală dreptunghiulară sau poligonală și interconectate la anumite distanțe sau închise într-o manta comună;

Cablurile panglică plate (Fig. 35, Fig. 1, e), constând dintr-un număr de cabluri răsucite (de obicei patru fire) cu răsucire alternativă la dreapta sau la stânga, interconectate prin cusături simple sau duble cu fire sau fire subțiri de sârmă, necesită o protecție fiabilă împotriva coroziunii. sunt posibile următoarele metode de protecție anticoroziune a cablurilor: galvanizare, acoperiri de vopsea sau lubrifianți, înveliș din plastic, înveliș din oțel de orez cu injectare de bitum sau mortar de ciment în manta, betonare.

Capetele cablurilor trebuie realizate astfel încât să se asigure că rezistența capătului nu este mai mică decât rezistența cablului și transferul forțelor de la cablu la alte elemente structurale. Tipul tradițional de fixare la capăt a cablurilor este o buclă cu o împletitură (Fig. 35, Fig. 2, a), când capătul cablului se desfășoară în șuvițe care sunt țesute în cablu. pentru a asigura transmiterea uniformă a forței în legătură, se introduce un degetar în buclă. pe lungime, cablurile sunt, de asemenea, îmbinate cu o împletitură, cu excepția îmbinărilor închise. În loc de o împletitură pentru fixarea și îmbinarea cablurilor, se folosesc adesea conexiuni cu cleme:

Apăsarea ambelor ramuri ale cablului cu fixare în buclă într-un cuplaj oval din metal ușor, ale cărui dimensiuni interne corespund diametrului cablului (Fig. 35, Fig. 2, b);

Conexiuni cu șuruburi când capătul cablului este desfăcut în fire, care sunt așezate în jurul unei tije cu filet și apoi presate într-un manșon de metal ușor (Fig. 35, Fig. 2, c);

Fixarea cu ajutorul clemelor (Fig. 35, Fig. 2, e, j), nerecomandată pentru cablurile tensionate din acoperiri cu brațe, deoarece acestea se slăbesc în timp;

Fixarea cablurilor cu turnare de metal (Fig. 35, Fig. 2, e, g), atunci când capătul cablului este destors, curățat, degresat și plasat în cavitatea internă conică a unui cuplaj special cu vârf, iar apoi cuplarea este turnat cu plumb topit sau un aliaj plumb-zinc (este posibilă turnarea betonului);

Fixare cabluri tip pană, rar utilizate în construcții;

Tensoare (Fig. 35, Fig. 2, d), utilizate pentru reglarea lungimii cablurilor în timpul instalării și pretensionarea acestora. Nodurile de ancorare servesc la absorbția forțelor din cabluri și la transferarea acestora către structurile de susținere. in acoperisurile cu brade precomprimate se folosesc si pentru pretensionarea cablurilor. În fig.e 35, fig. 2 și prezintă ancorarea unui cablu radial al unui acoperiș cu braț circular într-un inel de sprijin comprimat. pentru a asigura mișcarea liberă a cablului la schimbarea unghiului de înclinare a acestuia, în inelul de susținere și învelișul de acoperire adiacent acestuia sunt dispuse manșoane conice umplute cu bitum. inelul de sprijin rigid și carcasa flexibilă sunt separate printr-un rost de dilatare.

Învelișurile și acoperișurile, în funcție de tipul de sistem cu braț, folosesc o construcție grea sau ușoară a stratului de acoperire.

Acoperirile grele sunt realizate din beton armat. greutatea lor ajunge la 170-200 kg/m 2, cu acoperiri prefabricate, plane sau plăci cu nervuri formă dreptunghiulară sau trapezoidală. plăcile prefabricate sunt de obicei suspendate între cabluri, iar cusăturile dintre plăci sunt monolitice.

Acoperiri ușoare cu greutatea de 40-60 kg/m 2sunt de obicei realizate din nervuri profilate de otel sau aluminiu de dimensiuni mari, care servesc atat ca elemente portante ale gardului cat si ale acoperisului, daca nu exista termoizolatie sau este atasata de jos. atunci când plasați izolație termică deasupra orezului, este necesară acoperirea suplimentară. acoperirile ușoare trebuie realizate din panouri metalice ușoare cu izolație în interiorul panourilor.

6. Capace transformabile si pneumatice

1 Acoperiri transformabile

Acoperirile transformabile sunt acoperiri care pot fi ușor asamblate, transportate într-o nouă locație și chiar înlocuite complet cu o nouă soluție de design.

Motivele dezvoltării unor astfel de structuri în arhitectura clădirilor publice moderne sunt diverse. Acestea includ: învechirea rapidă a funcțiilor structurilor, apariția de noi materiale de construcție ușoare și durabile, tendința oamenilor de a aborda mediul înconjurător, încorporarea cu tact a structurilor în peisaj și, în final, numărul tot mai mare de clădiri în scopuri temporare. sau șederea neregulată a oamenilor în ele.

Pentru a crea structuri pliabile ușoare, a fost necesar, în primul rând, să se abandoneze structurile de împrejmuire din beton armat, beton armat, oțel, lemn și să se treacă la acoperiri cu țesături ușoare și pelicule care să permită protejarea localului de factorii meteorologici (ploaie). , zăpadă, soare și vânt), dar aproape fără rezolvarea problemelor psihologice confortabile: fiabilitatea protecției împotriva intemperiilor, durabilitatea, funcția de izolare termică și alte funcții portante ale structurilor transformabile sunt realizate prin diferite metode. În conformitate cu aceasta, acestea pot fi împărțite în trei grupe principale: acoperiri termice, structuri pneumatice și sisteme rigide transformabile.

2 Copertine și structuri pneumatice

Structurile pneumatice de cort sunt în esență acoperiri cu membrană, dar funcțiile de închidere sunt îndeplinite de materiale țesături și film, funcțiile de susținere sunt completate de sisteme de cabluri și catarge sau structuri de cadru rigid. În structurile pneumatice, funcția de purtător este îndeplinită de aer sau alt gaz ușor. structurile pneumatice și de cort aparțin clasei de carcase moi și pot primi orice formă. caracteristica lor este capacitatea de a percepe doar forțele de tracțiune. Pentru a consolida carcasele moi, se folosesc cabluri de oțel, care sunt fabricate din oțeluri rezistente la coroziune sau oțel obișnuit cu acoperit cu polimer. Foarte promițătoare sunt cablurile din sintetic și fibre naturale.

În funcție de materialele utilizate, softshell-urile pot fi împărțite în două tipuri principale:

Coji izotrope (din orez metalic si folie, din folie si materiale plastice sau cauciuc din orez, din materiale fibroase neorientate);

Învelișuri anizotrope (din țesături și folii armate, din plase de sârmă și cablu cu celule umplute cu pelicule sau țesături).

Prin design, shell-urile moi au următoarele soiuri:

Structuri pneumatice - învelișuri moi închise, stabilizate prin excesul de presiune a aerului (acestea, la rândul lor, sunt împărțite în pneumocadru, pneumopanou și structuri suportate de aer);

Acoperiri de copertine, in care stabilitatea formei este asigurata printr-o alegere adecvata a curburii suprafetei (fara cabluri portante);

Copertinele cu cablu se prezinta sub forma unor carcase moi de curbura simpla si dubla, intarite pe toata suprafata si de-a lungul marginilor printr-un sistem de cabluri (cabluri), care lucreaza impreuna cu carcasa cortului;

Acoperișurile cu brațe au o structură portantă principală sub forma unui sistem de cabluri (cabluri) cu umplutură de orez, țesătură sau peliculă de celule din plasă de cablu, care percepe doar forțele locale și îndeplinește în principal funcțiile unui gard.

Structurile pneumatice au aparut in 1946. Structurile pneumatice se numesc carcase moi, a caror pretensionare se realizeaza datorita aerului injectat in ele. Materialele din care sunt realizate sunt țesături etanșe și folii armate. Au o rezistență mare la tracțiune, dar nu sunt capabile să reziste la nici un fel de stres. Cel mai utilizare deplină proprietățile structurale ale materialului Conduce la formarea diferitelor forme, dar oricare dintre forme trebuie să fie supusă anumitor legi. Structurile pneumatice proiectate incorect vor scoate la iveală greșeala arhitectului prin formarea de fisuri și pliuri care distorsionează forma sau prin pierderea stabilității.

Prin urmare, la crearea formelor structurilor pneumatice, este foarte important să rămânem în anumite limite, dincolo de care însăși natura învelișurilor moi, solicitate de presiunea internă a aerului, nu permite să depășească.

În diferite țări, inclusiv în țara noastră, au fost ridicate zeci de structuri pneumatice pentru diverse scopuri. În industrie, sunt folosite pentru diverse tipuri de spații de depozitare, în agricultură se construiesc ferme zootehnice, în construcții civile sunt folosite pentru spații temporare: săli de expoziție, cumpărături și divertisment, facilități sportive.

Structurile pneumatice sunt clasificate în susținute cu aer, transportoare de aer și combinate. Structurile pneumatice susținute de aer sunt sisteme în care excesul de presiune a aerului este creat în miimi din atmosferă. O astfel de presiune practic nu este resimțită de o persoană și este menținută cu ajutorul ventilatoarelor sau suflantelor de joasă presiune. O clădire susținută de aer constă din următoarele elemente structurale: o țesătură flexibilă sau carcasă din plastic, dispozitive de ancorare pentru alimentarea cu aer și menținerea unei diferențe de presiune constantă. Etanșeitatea structurii este asigurată de etanșeitatea materialului învelișului și împerecherea strânsă cu baza. Broasca de intrare are două uși cu deschidere alternativă, ceea ce reduce consumul de aer în timpul funcționării carcasei. Baza structurii de susținere a aerului este o țeavă de contur din material moale, umplută cu apă sau nisip, care se află direct pe zona nivelată. În mai multe structuri de capital, se realizează o bază solidă din beton, pe care este armată carcasa. Există diverse opțiuni pentru atașarea carcasei la bază.

Cea mai simplă formă de structuri susținute de aer este o cupolă sferică, în care tensiunile de la presiunea internă a aerului sunt aceleași în toate punctele. Învelișurile cilindrice cu capete sferice și învelișurile toroidale sunt utilizate pe scară largă. Formele cochiliilor suportate de aer sunt determinate de planul lor. Dimensiunile structurilor suportate de aer sunt limitate de rezistența materialelor.

Pentru a le consolida, se folosește un sistem de frânghii sau plase de descărcare, precum și bretele interne. Structurile de transport de aer includ astfel de structuri pneumatice în care se creează o presiune în exces a aerului în cavitățile etanșate ale elementelor de susținere ale pneumocadrelor. pneumocadrele pot fi prezentate sub formă de arcade sau rame, formate din elemente curbe sau rectilinii.

Structurile, al căror cadru sunt arcuri sau rame, sunt acoperite cu o copertă sau conectate cu inserții de copertine. dacă este necesar, structura se stabilizează cu cabluri sau frânghii. capacitatea portantă redusă a pneumocadrului duce uneori la necesitatea plasării pneumoarhilor aproape unul de celălalt. în același timp, structura capătă o nouă calitate, care poate fi considerată ca un tip special de structuri susținute cu aer - pneumopanel. Avantajul lor este combinarea funcțiilor portante și de închidere, performanță termică ridicată, stabilitate sporită. O altă varietate este o acoperire pneumolens formată din două cochilii, iar aerul este furnizat sub presiune în spațiul dintre ele. Este imposibil să nu spunem despre carcasele din beton armat ridicate cu ajutorul carcaselor pneumatice. pentru aceasta, amestecul de beton proaspăt este plasat pe o cușcă de armare situată pe sol de-a lungul filmului pneumo-shell. Betonul este acoperit cu un strat de peliculă și aerul este furnizat pneumo-shellului, așezat pe sol, iar acesta, împreună cu betonul, se ridică în poziția de proiectare, unde betonul capătă rezistență. astfel, este posibil să se formeze clădiri cu cupolă, cochilii puțin adânci cu un contur plat și alte forme de acoperire.

Sisteme rigide transformabile. la proiectarea clădirilor publice, uneori devine necesar să se prevadă glisarea capacului și închiderea acestuia în caz de vreme rea. Prima astfel de structură a fost cupola acoperișului deasupra stadionului din Pittsburgh (SUA). aripile domului, alunecând de-a lungul ghidajelor, se deplasau cu ajutorul motoarelor electrice pentru două aripi fixate rigid în inel de beton armatși în consolă peste stadion folosind o formă triunghiulară specială. Institutul de Arhitectură din Moscova a dezvoltat mai multe variante de acoperișuri transformabile, în special, un acoperiș transversal pliabil cu o dimensiune a planului de 12 × 12 m și o înălțime de 0,6 m din țevi de oțel cu profil dreptunghiular. Construcția transversală pliabilă constă din zăbrele plane reciproc perpendiculare. Sarpante într-o direcție sunt cap la capăt de tip rigid, fermele din cealaltă direcție constau din legături situate în golul dintre fermele rigide.

Structurile spațiale cu zăbrele glisante ale acoperirilor sunt, de asemenea, dezvoltate la Institut. Acoperire în mărimile 15 × 15 m înălțime 2 m concepute ca două plăci sprijinite la colțuri. Grătarul culisant este realizat sub forma unui sistem de contravântuire alcătuit din tije care se intersectează perechi de profil unghiular, conectate pivotant la punctele de intersecție ale părților nodale, articulate care leagă capetele bretelelor. Atunci când este pliat pentru transport, designul măsoară 1.4 × 1,4 × 2,9 m și o masă de 2,0 tone În același timp, volumul său este de 80 de ori mai mic decât cel de proiectare.

Elemente ale structurilor pneumatice. Structurile suportate de aer includ elemente structurale necesare: carcasa propriu-zisă, dispozitive de ancorare pentru atașarea structurii la sol, atașarea carcasei în sine de bază, încuietori de intrare ieșire, sisteme pentru menținerea presiunii în exces a aerului, sisteme de ventilație, iluminat etc.

Cochiliile pot avea o varietate de forme. Benzile individuale ale carcasei sunt cusute împreună sau lipite împreună. daca este necesar sa ai legaturi detasabile se folosesc fermoare, sireturi etc. Dispozitivele de ancorare utilizate pentru asigurarea echilibrului sistemului pot fi sub formă de greutăți de balast (elemente prefabricate și monolit din beton, saci și containere de balast, furtunuri de apă etc.), ancore (ancore cu șurub cu diametrul de 100-350 mm, ancore de expansiune și clapetă, piloți și plăci de ancorare) sau structuri staționare ale structurii. Carcasa este fixată de baza structurii fie folosind piese de prindere sau bucle de ancorare, fie saci de balast și cabluri. o montură rigidă este mai sigură, dar mai puțin economică.

Practica utilizării structurilor pneumatice susținute de aer. Ideea de a folosi „baloane cu aer” pentru a acoperi spațiile a fost propusă încă din 1917 de W. Lanchester. Pentru prima dată, structurile pneumatice au fost folosite în 1945 de către compania Barder (SUA) pentru acoperirea unei game largi de structuri (showrooms, ateliere, hambare, depozite, piscine, sere etc.). Cele mai mari cochilii semisferice ale acestei companii aveau un diametru de 50-60 m. Primele structuri pneumatice se deosebeau prin forme dictate nu de cerințele expresivității arhitecturale, ci de considerente de simplitate în tăierea panourilor. În timpul care a trecut de la instalarea primului dom pneumatic, structurile pneumatice s-au răspândit rapid și pe scară largă în toate țările lumii cu o industrie chimică a polimerilor dezvoltată.

Cu toate acestea, imaginația creativă a arhitecților care s-au orientat către structuri pneumatice a căutat noi forme. în 1960, o expoziție itinerantă, plasată sub o carcasă pneumatică, a vizitat o serie de capitale sud-americane. A fost proiectat de arhitectul Victor Lundy, care ar trebui să fie considerat în continuare pionierul arhitecturii pneumatice, deoarece a încercat să alinieze forma nu numai cu funcția clădirii, ci și cu designul arhitectural general. Și, într-adevăr, clădirea avea o formă spectaculoasă interesantă și a atras atenția vizitatorilor (Fig. 36). Lungime cladire 92 m, latime maxima 38 m, inaltime 16,3 m. suprafata totala acoperita 2500 m2 .

Această structură este, de asemenea, interesantă prin faptul că învelișul este format din două învelișuri de țesătură. Pentru a le menține la o distanță constantă unul de celălalt, s-a folosit o gradare a presiunii interne. fiecare dintre carcase are surse independente de injectare. spațiul dintre carcasa exterioară și cea interioară este împărțit în opt compartimente pentru a asigura capacitatea portantă a carcasei în cazul unei străpungeri locale a carcasei. spațiul de aer dintre cochilii este o bună izolație împotriva supraîncălzirii solare, ceea ce a făcut posibilă abandonarea instalațiilor de răcire. La capetele carcasei sunt instalate rame rigide, în care sunt montate uși rotative pentru intrarea vizitatorilor. Copertinele de intrare sub formă de bolți puternice care transportă aer se învecinează cu diafragmele. Aceste arcade servesc la instalarea a două diafragme flexibile temporare care formează o poartă atunci când exponate voluminoase și echipamente sunt aduse în pavilion.

Forma clădirii și utilizarea învelișurilor din țesătură asigură condiții acustice bune în sălile interioare. Masa totală a structurii, inclusiv toate Părți metalice(uși, suflante, accesorii etc.) este de 28 de tone. în timpul transportului, clădirea ocupă un volum de 875 m 3și se potrivește într-un singur vagon de cale ferată. Construcția structurii necesită 3-4 zile lucrătoare cu 12 angajați.Toată instalarea se efectuează la sol fără utilizarea macaralei. Carcasa este umplută cu aer în 30 de minute și este proiectată să reziste la sarcini ale vântului de până la 113 km/h. autorul proiectului pavilionului este arhitectul V. Landi.

Stația spațială de radiocomunicații din Raisting (Germania), construită după proiectul inginerului u. Baird (SUA) în 1964, are o carcasă moale cu diametrul de 48 m, realizată din țesătură dacron cu două straturi acoperite cu hypalon. Panourile din țesătură din straturi sunt situate la un unghi de 45 de grade unele față de altele,

Acest lucru conferă carcasei o anumită rigiditate la forfecare. Presiunea internă în carcasă poate fi în intervalul 37-150 mm de coloană de apă (Fig. 36). Pavilionul Fuji de la Osaka World Expo (1970) a fost proiectat de arhitectul Murata și este un exemplu de soluție de construcție folosind soluții tehnice progresive. Acoperirea pavilionului este formată din 16 mâneci-arcade de aer cu diametrul de 4 m și lungimea de 72 m fiecare, conectate între ele prin 5,0 m. Suprafața lor exterioară este acoperită cu cauciuc neopren. Presiune excesivă în mâneci-arcade - 0,08-0,25 atm. între fiecare două arcade sunt așezate două cabluri de oțel tensionate pentru a stabiliza întreaga structură (Fig. 37).

Arhitectul W. Lundy și inginerul Baird au proiectat mai multe domuri pneumatice pentru Târgul Mondial din New York din 1964 pentru a găzdui restaurante. cupolele erau dispuse sub formă de piramidă sau sfere. cochilii de filme colorate strălucitoare aveau un aspect fantastic de elegant.

Coperta teatrului de vară din Boston (SUA), realizată de inginerul W. Brand în 1959, este o carcasă în formă de disc, în plan rotund, cu un diametru de 43,5 m și o înălțime în centru de 6 m. inel realizat. a profilelor de otel. excesul de presiune internă a aerului în carcasă este menținută de două suflante care funcționează continuu și este de 25 mm de coloană de apă. greutatea structurii carcasei 1,22 kg/m 2. capacul este îndepărtat pentru iarnă.

Pavilion la expoziția agricolă din Lausanne (Elveția). Proiectat de F. Otto (Stuttgart), Stromeyer (Germania). Învelișul sub formă de „pânze” de formă hiperbolic-parabolică este o carcasă dintr-o peliculă din PVC armat armat cu un sistem de cabluri precomprimate intersectate care sunt atașate de ancore și catarge de oțel înălțime de 16,5 m. deschidere 25 m (Fig. 38). , A). Publicul deschis la expoziția agricolă din Markkleeberge (GDR). Autori: Asociația „Devag”, Bauer (Leipzig), Rühle (Dresda). Acoperire pliată sub forma unui sistem de cabluri de sârmă pretensionate cu un diametru de 8, 10 și 15 mm, o manta întinsă între ele. Învelișul este suspendat de 16 stâlpi flexibili din oțel și fixat cu bretele la 16 șuruburi de ancorare. Învelișul este proiectat ca o structură de cabluri pentru presiunea vântului și panta egală cu 60 kg/m 2(Fig. 38) istoria dezvoltării de secole a artei mondiale de construcție mărturisește rolul mare pe care îl au structurile spațiale în clădirile publice. în multe lucrări remarcabile de arhitectură, structurile spațiale sunt o parte integrantă, încadrându-se organic într-un singur întreg. Eforturile oamenilor de știință, proiectanților și constructorilor ar trebui să vizeze crearea unor astfel de structuri care să deschidă oportunități largi pentru diverse organizari funcționale a clădirilor, pentru îmbunătățirea soluțiilor de proiectare nu numai din punct de vedere ingineresc, ci și din punctul de vedere al îmbunătățirii arhitecturii acestora. și calități artistice. Întreaga problemă ar trebui rezolvată în mod cuprinzător, începând cu studiul proprietăților fizice și mecanice ale noilor materiale și terminând cu întrebări de compoziție interioară. Acest lucru va permite arhitecților și inginerilor să abordeze soluția sarcina principala- construcția în masă a clădirilor și structurilor publice justificate funcțional și constructiv, economic și expresiv arhitectural, cu destinații diverse, demne de epoca modernă.

Cărți uzate

1.Clădiri cu structuri cu deschidere mare - A.V. Demina

.Structuri cu deschidere mare pentru acoperirea clădirilor publice și industriale - Zverev A.N.

Resurse de internet:

.#"justifica">. #"justifica">. #"justifica">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm - bibliotecă electronică.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a învăța un subiect?

Experții noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimiteți o cerere indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

Deciziile constructive acoperiri metalice clădirile cu deschidere lungă pot fi cu grinzi, arcuite, spațiale, agățate Byte, membrană etc. Având în vedere că în astfel de structuri sarcina principală este propria greutate, ar trebui să se străduiască să o reducă, ceea ce se realizează prin utilizarea oțelurilor de înaltă rezistență și a aluminiului. aliaje.

Sistemele de grinzi (de obicei ferme) sunt incluse în cadrele transversale, ceea ce îmbunătățește schema statică de lucru. Cu deschideri de peste 60-80 m, este indicat să folosiți acoperiri arcuite (Fig. 1). Este recomandabil să proiectați astfel de acoperiri cu deschideri mari pretensionate. În învelișul arcuit prezentat în Fig. 2, coarda superioară este prevăzută ca rigidă, în timp ce coarda inferioară și zăbrelele arcului sunt realizate din cabluri. După instalarea arcului, nodurile de susținere sunt forțate spre exterior, ceea ce determină o întindere preliminară în coarda inferioară și bretele arcului.

Poza 1. 1 - arc; 2 - puf; 3 - suport articulat fix; 4 - suport balamale mobil

Figura 2.1 - cablu; 2 - centura tare

Structurile de zăbrele spațiale ale acoperirilor pot fi plane cu două straturi (două ochiuri) și curbilinii cu un singur strat (ochiuri simple) sau cu două straturi. În structurile cu plasă dublă, două suprafețe paralele cu plasă sunt interconectate prin legături cu rețea.

Sistemele de plasă ale unei structuri obișnuite sunt numite structurale și sunt utilizate, de regulă, sub formă de acoperiri plate. Sunt diferite sisteme de ferme încrucișate (Fig. 3). Plafoanele plane structurale, datorita rigiditatii lor spatiale mari, au o inaltime mica (1/16-1/20 span), pot acoperi deschideri mari. Dispozitivul de consolă în consolă în spatele liniei de sprijin realizează o reducere a momentelor încovoietoare și a greutății acoperirii.

Figura 3 1,2 - ochiuri superioare și inferioare de centură; 3 - bretele; 4 - tetraedru; 5 - octaedru; 6 - capital suport

Acoperirile spațiale curbilinii au, de regulă, o suprafață cilindrică sau bombată.

Acoperirile cilindrice pot fi ochiuri simple sau ochiuri duble (structuri curbilinie). Ele lucrează în direcția transversală ca o boltă, a cărei expansiune este percepută de pereți sau puf.

Capacele domului pot avea o schemă de design cu nervuri (sau cu inele nervurate) (Fig. 4a) sau plasă (Fig. 4b). În domurile nervurate, nervurile dispuse radial sunt interconectate prin pane inelare. Dacă acestea din urmă alcătuiesc un singur sistem spațial rigid cu nervurile, atunci grinzile inelare funcționează nu numai pentru îndoirea locală, ci ca parte a sistemului de cupole, ele percep și forțe inelare de compresiune sau tracțiune. În domurile de plasă, pe lângă nervuri și elemente inelare, structura include bretele, ceea ce creează condiții în care tijele lucrează numai pe forțe axiale.

Figura 4 a - nervurat; b - plasă

Capacele suspendate constau dintr-un contur de susținere și elemente portante principale sub formă de suporturi sau table subțiri de oțel care lucrează în tensiune. Deoarece elementele principale ale acoperirii lucrează în tensiune, capacitatea lor portantă este determinată de rezistență (nu de stabilitate), ceea ce face posibilă utilizarea eficientă a cablurilor de înaltă rezistență sau a tablelor de oțel. Astfel de acoperiri sunt foarte economice, cu toate acestea, deformabilitatea crescută limitează utilizarea lor pentru acoperirea clădirilor industriale. In plus, avand in vedere extinderea mare a unor astfel de sisteme, este indicat sa se ia forma sub forma rotunda, ovala sau poligonala, ceea ce faciliteaza perceptia expansiunii. În acest sens, acestea sunt utilizate în principal pentru acoperirea clădirilor sportive, piețelor interioare, pavilioane expoziționale, depozite, garaje și alte clădiri cu deschideri mari.

Capacele suspendate cu brațuri includ suporturi flexibile (frânghii de oțel sau bare de armare) situate în direcție radială (Fig. 5a), în direcții ortogonale (Fig. 5b) sau paralele între ele într-o direcție (Fig. 6). Contururile de sprijin închise curbilinii funcționează în principal în compresie, iar inelul central - în tensiune. În aceste cazuri, numai forte verticale. Spre deosebire de circuitele deschise, forța este transferată către structurile de susținere ale clădirii, ceea ce necesită instalarea de fundații de ancorare care lucrează pentru scoatere, sau pereți cu contraforturi etc. Beton ușor sau plăci metalice cu izolație polimerică, cu trei straturi , etc.

Figura 5 a - dispunerea radiala a cablurilor; b - ortogonală; 1 - baieti; 2 - contur de referință; 3 - inel central

Figura 6 1,2 - băieți, respectiv, la mijloc și la sfârșit; 3 - contur de referință; 4 - plăci din beton armat; 5 - fundație de ancorare

Sistemele de cabluri suspendate sunt foarte diverse. Adesea se folosește un sistem de corturi, în care inelul central se sprijină pe coloană și se ridică la o cotă mai mare decât cel de contur de susținere.

Un exemplu de astfel de sistem este acoperirea flotei de autobuze din Kiev cu un diametru de 161 m. Sistemele descrise mai sus sunt cu o singură zonă. Pe lângă acestea, sunt utilizate și sisteme cu două centuri (în special cu încărcături mari de vânt), în care pavajul este stabilizat folosind un contur de curbură inversă. În astfel de sisteme, suporturile portante au o îndoire în jos, iar cele de stabilizare au o îndoire în sus. Carcasele de stabilizare cu tablă instalată pe ele pot fi amplasate deasupra celor portante, ceea ce determină comprimarea distanțierilor (Fig. 7a). Când cablurile de stabilizare sunt amplasate sub cablurile portante, conexiunile dintre ele vor fi întinse (Fig. 7b). Este posibilă și o a treia opțiune, în care cablurile de transport și de stabilizare se intersectează, iar stâlpii sunt comprimați în partea de mijloc a acoperirii și întinși în cele extreme (Fig. 7b).

Figura 7 1 - giulgii stabilizatoare; 2 - rafturi; 3 - băieți portanti

Sistemele de foi suspendate - acoperirile cu membrană - au devenit, de asemenea, răspândite în practica străină și internă.

Sunt o structura spatiala formata dintr-o tabla subtire de metal (otel sau aliaj de aluminiu) de cativa milimetri grosime, fixata de-a lungul perimetrului in conturul suportului. Avantajele acestora constau in combinarea functiilor de rulment si inchidere, precum si in cresterea productiei industriale. În unele cazuri, în loc de o membrană continuă, acoperirea este formată din benzi subțiri de oțel separate, neconectate între ele. Benzile situate în două direcții reciproc perpendiculare pot fi împletite, ceea ce împiedică delaminarea lor.

Pe stadionul universal de pe Prospekt Mira din Moscova a fost aplicat cu succes un strat cu membrană continuă, ale cărui dimensiuni ajung la 183x224 m (Fig. 8).

Figura 8. Schema structurală a acoperirii stadionului universal de pe Prospekt Mira din Moscova (membrană de oțel de 5 mm grosime): un plan; b - sectiune longitudinala; c - transversal

Complexul sportiv construit în Bishkek include o sală pentru 3 mii de spectatori, a cărei acoperire este proiectată sub forma unui sistem de suspendare cu membrană precomprimată (Fig. 9). Cadrul clădirii este realizat dintr-o clădire monolitică din beton armat sub formă de ferme diagonale amplasate de-a lungul perimetrului cu dimensiuni în termeni de 42,5x65,15 m. Învelișul este format din membrana propriu-zisă de 2 mm grosime, grinzi longitudinale și grinzi transversale. - lupte. Izolația sub formă de covorașe de vată minerală este suspendată de fundul membranei, tavanul este realizat din elemente din aluminiu extrudat.

Acoperirile cu membrană sunt, de asemenea, utilizate într-un număr de alte clădiri cu deschidere mare. Deci, la Sankt Petersburg, o sală de sport universală cu un diametru de 160 m este acoperită cu o carcasă de membrană de 6 mm grosime. Obuze similare au acoperit și sala de sport universală cu dimensiuni în termeni de 66x72 m pentru 5 mii de spectatori din Izmailovo (Moscova), clădirea piscinei Pioneer cu dimensiuni în termeni de 30x63 m din Harkov etc.

Bolți de acoperiș pliate - o structură spațială care poate fi realizată din metal (oțel, aliaje de aluminiu), beton armat, materiale plastice.

Astfel de acoperiri din aliaje de aluminiu sunt deosebit de eficiente. Principalul element structural din acesta din urmă poate fi o foaie în formă de romb (Fig. 10), îndoită de-a lungul diagonalei mai mari. Împerecherea elementelor în formă de diamant între ele poate fi realizată folosind balamale cilindrice sau îmbinări cu flanșe rigide. Pentru a crește rigiditatea spațială a stratului de acoperire (în special în cazul matelor cu balamale), este necesar

prevăd instalarea pufurilor longitudinale de-a lungul nodurilor proeminente ale arcului pliat.

Figura 9 1 - cadru de clădire; 2 - sistem de suspendare membrana-grinda

Figura 10.

Structurile cu deschidere mare joacă un rol semnificativ în arhitectura mondială. Și acest lucru a fost stabilit în vremuri străvechi, când a apărut de fapt această direcție specială a designului arhitectural.

Ideea și implementarea proiectelor de mari dimensiuni sunt indisolubil legate de dorința principală nu numai a constructorului și arhitectului, ci a întregii omeniri în ansamblu - dorința de a cuceri spațiul. De aceea, începând cu anul 125 d.Hr. e., când a apărut prima structură cu deschidere mare cunoscută în istorie, Panteonul Romei (diametrul bazei - 43 m), și terminând cu creațiile arhitecților moderni, structurile cu deschidere mare sunt deosebit de populare.

Istoria structurilor cu deschidere mare

După cum am menționat mai sus, primul a fost Panteonul din Roma, construit în 125 d.Hr. e. Mai târziu, au apărut și alte clădiri maiestuoase cu elemente de cupolă cu deschidere mare. Un exemplu izbitor este Hagia Sofia, construită la Constantinopol în anul 537 d.Hr. e. Diametrul cupolei este de 32 de metri și oferă întregii structuri nu numai măreție, ci și frumusețe uimitoare, care până în prezent este admirată atât de turiști, cât și de arhitecți.

În acele vremuri și mai târziu, era imposibil să construiești structuri ușoare din piatră. Prin urmare, structurile cu cupolă au fost caracterizate de o mare masivitate, iar construcția lor a necesitat costuri serioase de timp - până la o sută sau mai mulți ani.

Ulterior, pentru amenajarea tavanelor de deschideri mari au început să fie folosite structuri din lemn. Aici, un exemplu viu este realizarea arhitecturii domestice - fostul Manege din Moscova a fost construit în 1812 și avea în proiectare trave de lemn lungi de 30 m.

Secolele XVIII-XIX sunt caracterizate de dezvoltarea metalurgiei feroase, care a dat materiale noi și mai durabile pentru construcții - oțel și fontă. Acest lucru a marcat apariția în a doua jumătate a secolului al XIX-lea a structurilor de oțel cu deschidere mare, care au fost utilizate pe scară largă în arhitectura rusă și mondială.

Următorul material de construcție, care a extins semnificativ capacitățile arhitecților, a fost structurile din beton armat. Datorită apariției și îmbunătățirii structurilor din beton armat, arhitectura mondială a secolului al XX-lea a fost completată cu structuri spațiale cu pereți subțiri. În paralel, în a doua jumătate a secolului al XX-lea au început să fie utilizate pe scară largă capacele suspendate, tijele și sistemele pneumatice.

Lemnul lipit a apărut în a doua jumătate a secolului XX. Dezvoltarea acestei tehnologii a făcut posibilă „readucerea la viață” structurilor din lemn cu deschidere mare, realizarea unor indicatori speciali de ușurință și imponderabilitate, cucerirea spațiului fără a compromite rezistența și fiabilitatea.

Structuri cu deschidere mare în lumea modernă

După cum arată istoria, logica dezvoltării sistemelor structurale cu deschidere mare a avut ca scop îmbunătățirea calității și fiabilității construcției, precum și a valorii arhitecturale a structurii. Utilizarea acestui tip de structuri a făcut posibilă utilizarea întregului potențial al proprietăților portante ale materialului în cea mai mare măsură, creând astfel tavane ușoare, fiabile și economice. Toate acestea sunt deosebit de importante pentru un arhitect modern, atunci când reducerea masei structurilor și structurilor a ajuns în prim-plan în construcția modernă.

Dar ce sunt structurile cu deschidere mare? Aici diferă experții. Nu există o definiție unică. Potrivit uneia dintre versiuni, aceasta este orice structură cu o lungime a deschiderii de peste 36 m. Potrivit unei alte, structuri cu pavaj nesprijinit de peste 60 m lungime, deși aparțin deja categoriei unice. Acestea din urmă includ clădiri cu o deschidere de peste o sută de metri.

Dar, în orice caz, indiferent de definiție, arhitectura modernă este lipsită de ambiguitate, deoarece clădirile cu deschidere mare sunt obiecte complexe. Și asta înseamnă un nivel ridicat de responsabilitate a arhitectului, necesitatea de a lua măsuri suplimentare de securitate la fiecare etapă - proiectare arhitecturală, construcție, exploatare.

Un punct important este alegerea materialului de construcție - lemn, beton armat sau oțel. Pe lângă aceste materiale tradiționale, se mai folosesc țesături speciale, cabluri și fibră de carbon. Alegerea materialului depinde de sarcinile cu care se confruntă arhitectul și de specificul construcției. Luați în considerare principalele materiale utilizate în construcția modernă cu deschidere mare.

Perspective de construcție de lungă durată

Având în vedere istoria arhitecturii mondiale și dorința inevitabilă a omului de a cuceri spațiul și de a crea forme arhitecturale perfecte, putem prezice cu siguranță o creștere constantă a atenției pentru structurile cu deschidere mare. În ceea ce privește materialele, pe lângă soluțiile moderne de înaltă tehnologie, se va acorda din ce în ce mai multă atenție KDK, care este o sinteză unică a materialului tradițional și a tehnologiilor moderne moderne.

În ceea ce privește Rusia, având în vedere ritmul dezvoltării economice și nevoia nesatisfăcută de facilități pentru diverse scopuri, inclusiv infrastructura comercială și sportivă, volumul construcției de clădiri și structuri cu deschidere mare va crește constant. Și aici, soluțiile unice de design, calitatea materialelor și utilizarea tehnologiilor inovatoare vor juca un rol din ce în ce mai important.

Dar să nu uităm de componenta economică. Ea este și va fi în prim-plan și prin ea se va lua în considerare eficiența unui anumit material, tehnologie și soluție de design. Și în acest sens, vreau din nou să amintesc de structurile din lemn lipite. Ei, potrivit multor experți, dețin viitorul construcțiilor cu deschideri mari.

Întrebarea 59 Sarcini care acționează asupra structurilor cu deschidere mare. Dispunerea cadrelor pentru pavaje cu deschidere mare

Cadrele de acoperire cu deschidere mare cu sisteme de rezemare cu grinzi și cadru au o schemă de aspect apropiată de cadrele clădirilor industriale. Cu deschideri mari și absența grinzilor macaralei, se recomandă creșterea distanțelor dintre structurile principale de susținere la 12-18 m. Sistemele de legături verticale și orizontale au același scop ca în clădirile industriale și sunt dispuse într-un mod similar. .

Dispunerea acoperirilor de cadru este transversal când cadre portante sunt plasate peste clădire și longitudinal caracteristic hangarelor. Cu o dispunere longitudinală, cadrul principal de susținere este plasat în direcția planului mai mare al clădirii și pe acesta sunt sprijinite ferme transversale.

Coardele superioare și inferioare ale cadrelor de susținere și ale grinzilor transversale sunt dezlegate cu bretele transversale pentru a le asigura stabilitatea.

În sistemele arcuite, treapta arcadelor este considerată a fi de 12 m sau mai mult; de-a lungul arcadelor sunt așezate grinzile principale pe care se sprijină nervurile transversale, susținând învelișul.

Pentru deschideri și înălțimi mari ale sistemelor portante principale (cadre, arcade), structurile bloc stabile din punct de vedere spațial sunt utilizate prin împerecherea cadrelor sau arcadelor plate adiacente (Fig. 8), precum și prin utilizarea secțiunilor triedrice ale arcadelor. Arcurile sunt conectate în cheie prin legături longitudinale, a căror importanță pentru rigiditatea structurii este deosebit de mare cu un arc de înălțare mare, când deformabilitatea lor generală crește.

Legăturile transversale situate între perechea extremă de arcade contează pe presiunea vântului transmisă de peretele de capăt al învelișului arcuit.

ÎNTREBARE 60. Structuri cu grinzi cu deschidere mare. Avantajele și dezavantajele lor. Deciziile constructive. Sarcini care acționează asupra structurilor grinzilor. Fundamentele calculului și proiectării structurilor grinzilor.

Structuri de grinzi

Structurile grinzilor cu deschidere lungă sunt utilizate în cazurile în care suporturile nu pot absorbi forțele de dilatare.

Sistemele de grinzi cu deschideri mari sunt mai grele decât sistemele cu cadru sau arcuite, dar mai ușor de fabricat și instalat.

Sistemele de fascicule sunt utilizate în principal în clădiri publice - teatre, săli de concerte, facilități sportive.

Principalele elemente portante ale sistemelor de grinzi utilizate pentru travee de 50-70 m sau mai mult sunt ferme; grinzile solide cu deschideri mari sunt dezavantajoase din punct de vedere al consumului de metal.

Principalele avantaje structurile grinzilor este claritatea lucrării, absența forțelor distanțiere și insensibilitatea la precipitarea suporturilor. Principalul dezavantaj– consum relativ mare de oțel și înălțime mare, cauzat de momentele mari de deschidere și cerințele de rigiditate.

Orez. 1, 2, 3