Большепролетные несущие конструкции

Та же Испания не обратилась к услугам своей главной архитектурной звезды, а поручила строительство терминала 4 в мадридском Барахасе Ричарду Роджерсу, третьему наряду с Пиано и Фостером, классику хай-тек. Терминал вышел настолько удачно, что принес автору и первую в его жизни английскую премию за лучшее здание года, а в этом году и долгожданную реализацию главной мечты любого архитектора - премию Прицкера.

4. Материал: металл, вантовые, клееные деревянные кострукции

Металл

Конструктивные решения металлических покрытий большепролетных зданий могут быть балочными, арочными, пространственными, висячими Байтовыми, мембранными и др. Учитывая, что в таких конструкциях основной нагрузкой является собственный вес, следует стремиться к его уменьшению, что достигается применением сталей повышенной прочности и алюминиевых сплавов.

Балочные системы включаются в состав поперечных рам, что улучшает статическую схему работы. При пролетах более 60-80 м целесообразно использовать арочные покрытия. Такие покрытия при больших пролетах целесообразно проектировать предварительно-напряженными. В арочном покрытии, представленном на рис. 2, верхний пояс предусмотрен жестким, а нижний пояс и решетка арки выполнены из тросов. После монтажа арки осуществляют принудительное смещение опорных узлов наружу, что вызывает предварительное растяжение в нижнем поясе и раскосах арки.

Пространственные решетчатые конструкции покрытий могут быть плоскими двухслойными и криволинейными однослойными или двухслойными. В двухсетчатых конструкциях две параллельные сетчатые поверхности соединяются между собой решетчатыми связями.

Сетчатые системы регулярного строения называются структурными и применяются, как правило, в виде плоских покрытий. Они представляют собой различные системы перекрестных ферм. Структурные плоские перекрытия благодаря большой пространственной жесткости имеют небольшую высоту, ими можно перекрывать большие пролеты. Устройством консольных свесов за линией опор достигается уменьшение изгибающих моментов и веса покрытия.

Криволинейные пространственные покрытия имеют, как правило, цилиндрическую или купольную поверхность.

Цилиндрические покрытия могут быть односетчатыми или двухсетчатыми. Они в поперечном направлении работают как свод, распор которого воспринимается стенами или затяжками.

Купольные покрытия могут иметь ребристую конструктивную схему или сетчатую. В ребристых куполах радиально расположенные ребра соединены между собой кольцевыми прогонами. Если последние составляют с ребрами единую жесткую пространственную систему, то тогда кольцевые прогоны работают не только на местный изгиб, но в составе купольной системы воспринимают также кольцевые сжимающие или растягивающие усилия. В сетчатых куполах в состав конструкции кроме ребер и кольцевых элементов входят раскосы, что создает условия, при которых стержни работают только на осевые усилия.

Висячие покрытия состоят из опорного контура и основных несущих элементов в виде вант или тонких стальных листов, работающих на растяжение. Поскольку основные элементы покрытия работают на растяжение, их несущая способность определяется прочностью, что позволяет эффективно использовать высокопрочные канаты или листовую сталь. Такие покрытия весьма экономичны, однако повышенная деформативность ограничивает их применение для покрытий производственных зданий. Кроме того, учитывая большую распорность таких систем, форму в плане целесообразно принимать круглой, овальной или многоугольной, что облегчает восприятие распора. В связи с этим они применяются, в основном, для покрытий спортивных зданий, крытых рынков, выставочных павильонов, складов, гаражей и других зданий больших пролетов.

В состав вантовых висячих покрытий входят гибкие ванты, располагаемые в радиальном направлении, в ортогональных направлениях или параллельно друг другу в одном направлении. Криволинейные замкнутые опорные контуры работают преимущественно на сжатие, а центральное кольцо - на растяжение. В этих случаях на поддерживающие покрытие конструкции передаются только вертикальные силы. В отличие от этого при незамкнутых контурах распор передается на несущие конструкции здания, что требует устройства анкерных фундаментов, работающих на выдергивание, или стен с контрфорсами и т.п. На систему вант укладываются плиты из легкого железобетона или металлические с полимерным утеплителем, трехслойные и др.

Системы висячих вантовых покрытий отличаются большим разнообразием. Нередко применяют шатровую вантовую систему, при которой центральное кольцо покоится на колонне и поднимается на более высокую отметку, чем опорное контурное.

Примером такой системы может служить покрытие автобусного парка в Киеве диаметром 161 м. Описанные выше системы являются однопоясными. Кроме них применяются также двухпоясные системы, в которых стабилизация покрытия осуществляется с помощью контура обратной кривизны. В таких системах несущие ванты имеют выгиб вниз, а стабилизирующие - вверх. Стабилизирующие ванты с установленным на них настилом могут быть расположены над несущими, что вызывает сжатие распорок. При расположении стабилизирующих тросов под несущими вантами связи между ними будут растянутыми. Возможен и третий вариант, при котором несущие и стабилизирующие тросы пересекаются, а стойки сжаты в средней части покрытия и растянуты - в крайних.

Большое распространение в зарубежной и отечественной практике получили также висячие тонколистовые системы - мембранные покрытия.

Они представляют собой пространственную конструкцию из тонкого металлического листа толщиной в несколько миллиметров, закрепленного по периметру в опорном контуре. Их преимущества состоят в совмещении несущей и ограждающей функций, а также в повышенной индустриальности изготовления. В некоторых случаях вместо сплошной мембраны покрытие образуется из отдельных, не соединяемых друг с другом, тонких стальных лент. Располагаемые в двух взаимоперпендикулярных направлениях ленты могут переплетаться, что предотвращает их расслаивание.

Сплошное мембранное покрытие успешно применено для универсального стадиона на проспекте Мира в Москве, размеры, в плане которого достигают 183x224 м.

В состав спортивного комплекса, построенного в г. Бишкеке, входит зал на 3 тысячи зрителей, покрытие которого решено в виде предварительно напряженной мембранно-балочной висячей системы. Каркас здания выполнен из монолитного здания железобетона в виде раскосных ферм, расположенных по периметру размерами в плане 42,5x65,15 м. Покрытие состоит из собственно мембраны толщиной 2 мм, продольных прогонов и поперечных балок - распорок. Утеплитель в виде минераловатных матов подвешен к мембране снизу, потолок выполнен из штампованных алюминиевых элементов.

Мембранные покрытия использованы и в ряде других большепролетных зданиях. Так, в Санкт-Петербурге универсальный спортивный зал диаметром 160 м перекрыт мембранной оболочной толщиной 6 мм. Подобными оболочками перекрыты также универсальный спортивный зал с размерами в плане 66x72 м на 5 тысяч зрителей в Измайлово, здание плавательного бассейна «Пионер» с размерами в плане 30x63 м в Харькове и др. Складчатые своды покрытий - пространственная конструкция, которая может быть выполнена из металла, железобетона, пластмасс.

Особенно эффективны такие покрытия из алюминиевых сплавов. Основным конструктивным элементом в последних может служить лист ромбовидной формы, согнутый вдоль большей диагонали. Сопряжения ромбовидных элементов между собой может осуществляться при помощи цилиндрических шарниров или жесткими фланцевыми сочленениями. Для повышения пространственной жесткости покрытия необходимо

предусматривать установку продольных затяжек по выступающим узлам складчатого свода.

Вантовые

Вантовыми считают такие покрытия, в которых жесткость обеспечивается путем использования системы несущих и стабилизирующих вант, образующих двухпоясную конструкцию или сеть.

Вантовые покрытия выгодно отличаются от традиционных стальных конструкций. К их основным достоинствам относятся следующие:

· В растянутых элементах эффективно используется вся площадь сечения вант или листов и применяются высокопрочные стали, что обеспечивает малую массу несущей конструкции;

· При монтаже покрытия не требуются леса и подмости, что упрощает возведение покрытия;

· Ванты, свернутые в бухты, или тонколистовые ленты свернутые в рулоны, обеспечивают хорошую транспортабельность покрытия;

· С увеличением перекрываемого пролета экономичность покрытия возрастает, поскольку масса несущей конструкции остается относительно малой;

· Своеобразные конструктивные формы покрытия позволяют повышать эстетическую выразительность сооружения;

· Благодаря своей форме висячие покрытия создают в здании наиболее благоприятные условия акустики, видимости, освещенности;

· являются самонесущими и способны стационарно располагаться в пространстве.

Широкое применение для вант получили канаты следующих видов: одинарной свивки, двойной свивки, многократной свивки.

Существует два основных вида расположения вант в покрытиях: параллельное расположение и радиальное расположение.

Покрытия с параллельными вантами

Покрытия с параллельно расположенными вантами, как правило, применяют для прямоугольных в плане зданий. При вантовой схеме покрытие получается очень деформативным, поэтому для повышения его жесткости и предупреждения разрывов гидроизоляционного ковра используют достаточно тяжелые плиты кровли и их включают в общую работу покрытия.

Покрытия с радиальными вантами

Радиальное расположение вант предопределяет круглую или эллиптическую форму здания в плане. Распор от вант воспринимает замкнутое наружное кольцо, поэтому покрытие в целом является самоуравновешенной системой, и на колонны, поддерживающие опорное кольцо, передаются только вертикальные усилия от массы покрытия.

Центральное кольцо работает на растяжение, внешнее кольцо - на сжатие. Поэтому внутреннее кольцо - металлическое, а наружное - железобетонное.

Шатровые покрытия проектируют однопролетными и многопролетными в виде двух и более концентрических окружностей в плане. При многопролетной схеме промежуточные опорные кольца предусматривают железобетонными. Также существует возможность применения висячих оболочек с радиальными вантами для зданий с планом, отличающимся от круга и эллипса.

Двухпоясные покрытия с параллельными вантами

При попарном расположении вант в одной вертикальной плоскости можно получить жесткое, малодеформативное покрытие при легкой кровле. Для этого необходимо сконструировать систему так, чтобы одни ванты оказались вогнутыми, а другие - выпуклыми. В такой системе вогнутые ванты являются несущими, а выгнутые кверху - стабилизирующими.

Распор от вант через бортовые элементы передается на оттяжки или рамные конструкции.

Двухпоясные покрытия с радиальными вантами

Двухпоясные покрытия с радиальным расположением вант получили широкое распространение при строительстве зданий общественного назначения.

Радиальное расположение вант в двухпоясных покрытиях предопределяет круглую форму здания в плане. В отдельных решениях покрытий встречается овальная форма, например в павильоне штата Нью-Йорк на Международной выставке в США и спортивном зале в Берлине. Однако при радиальной системе покрытия возможен и квадратный план.

Клееные деревянные конструкции

Для изготовления клееных деревянных конструкций используют пиломатериалы, как правило, хвойных пород толщиной не более 5 см с влажностью 10-12% и фанеру преимущественно марки ФСФ, сорта Вм2.

Запрессовка. По мере нанесения клея на склеиваемые поверхности заготовки накладывают одну на другую, соблюдая при этом требуемое расположение по высоте сечения досок соответствующей категории. После того как набран пакет необходимой высоты, к нему прикладывают давление, с тем чтобы обеспечить плотный прижим склеиваемых поверхностей по всей их площади. Для прямолинейных клеедощатых элементов давление должно быть 0,3-0,5 МПа, для криволинейных - 0,8-1 МПа.

Список информации

1. www.sodruzhestvo.spb.ru

2. www.krastsport.ru

3. www.nauctat.ru

4. www.bibliotekar.ru

5. www.baurum.ru

6. www.svetohod.ru

7. www.znaytovar.ru

8. www.bkdk.ru

9. www.mirexpo.ru

10. www.roskarkas.ru

11. www.biteks.ru

12.www.etsstroi.ru

13. sd-expo.ru

14. www.baurum.ru

15. fasadmaster.ru

16. www.fair-wind.ru

17. www.primehouse.ru

18. www.lookatme.ru

19. www.ural.ru

20. www.stroikafedra.spb.ru

21. natalibrilenova.ru

Размещено на Allbest.ru