Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :




 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 





Пространственные покрытия

Наиболее прогрессивными являются пространственные покрытия, в которых совмещены несущие и ограждающие функции, благодаря чему снижен расход материалов.

Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов (ферм и панелей), монолитно связанных между собой и работающих как единое целое, или в виде оболочек одинарной или двоякой кривизны. Материалами для них служат сталь и железобетон (монолитный, сборный и сборно-монолитный). Больше распространены сборно-монолитные железобетонные конструкции; деревянные пространственные системы применяют редко.

В оболочках под действием равномерно распределенной нагрузки возникают взаимно уравновешивающиеся нормальные и поперечные усилия, а изгибающие моменты отсутствуют. Такое уравновешенное состояние оболочек, обеспечиваемое соответствующей кривизной, сравнивают с состоянием натянутой мембраны.

Даже при больших пролетах оболочки имеют небольшую толщину (от 30 до 100 мм), так как бетон в них испытывает в основном сжимающие усилия.

При проектировании оболочек необходимо избегать передачи на них сосредоточенных нагрузок, так как при этом возникают изгибающие моменты, вызывающие значительное увеличение их толщины.

Применяется несколько типов оболочек. Простейшими из них являются цилиндрические, разделяемые на короткие и длинные (рис. 82, а, б). Оболочка считается короткой при соотношении ширины (длины волны) к пролету (расстоянию между торцовыми диафрагмами) до 1 : 1,5 и длинной — при большем соотношении.

Виды оболочек

Рис. 82. Виды оболочек:
а — цилиндрическая   длинная;   6 — то   же.   короткая;   в — купольная   (парусная);   г — ко-ноидальная; д — параболоидкая; е — гиперболоидная; ж г- гиперболоидно-параболическая: з — складчатые

 

Пространственная работа оболочки обеспечивается жесткими торцовыми диафрагмами, которые воспринимают тангенциальные усилия, возникающие по краям оболочки.

Несущая способность цилиндрических оболочек увеличивается при устройстве бортовых элементов. Оболочка с диафрагмами и бортовыми элементами может опираться в четырех точках; отсутствие диафрагм превращает оболочку в свод, опираемый по продольным сторонам. В своде возникает распор, воспринимаемый фундаментами, затяжками или контрфорсами.

Здания можно перекрывать несколькими оболочками или сводами, имеющими общие бортовые элементы. Широко применяются купольные оболочки, которые в зависимости от формы образующей кривой разделяют на сферические, параболические, эллиптические и стрельчатые. При срезке поверхности вращения четырьмя вертикальными плоскостями получается парусный купол (рис. 82, в). Основанием куполов, как правило, является окружность или квадрат. Купола передают на опоры вертикальные нагрузки и распор.

Особую группу составляют оболочки сконоидальной поверхностью (рис. 82, г). Образующая таких оболочек перемещается с одной стороны по дуге кругового или эллиптического очертания, с другой по прямой линии или по дуге со значительно меньшей кривизной, чем на противоположной стороне. Коноидальные оболочки часто применяют в шедовых покрытиях, перекрывающих помещение в перпендикулярном остекленной поверхности направлении.

К оболочкам двоякой кривизны относят параболоидные, в которых оба центра кривизны расположены по одну сторону поверхности, и гиперболоидные, имеющие центры кривизны по обе стороны поверхности (рис. 82, д, е). В этих оболочках образующие во взаимно перпендикулярных плоскостях имеют различную кривизну.

Двоякую кривизну имеют также гиперболоидно-параболические оболочки (рис. 82, ж), поверхность которых образуется двумя группами прямолинейных образующих. Для покрытия зданий берут часть поверхности гиперболического параболоида, ограниченную четырьмя прямолинейными образующими, по направлениям которых оболочку разрезают на отдельные близкие к квадрату элементы. Практически оболочку собирают из одинаковых плит; незначительная разница между величиной плит и геометрическими размерами поверхности оболочки компенсируется различной шириной швов замоноличивания. Оболочки типа гиперболический параболоид применяют для покрытия зданий с квадратной (иногда прямоугольной) сеткой колонн.

К оболочкам весьма близки складчатые конструкции (рис. 82, з), которые образуют из плоских тонкостенных плит, монолитно связанных под определенным углом и опирающихся по концам на диафрагмы. Железобетонные плиты, составляющие складку, называют гранями, а линии их пересечения — ребрами.

Технико-экономические показатели плоскостного и некоторых типов пространственных покрытий (без фонарей) из сборных железобетонных конструкций приведены в табл. 13.

Таблица 13 Технико-экономические показатели плоскостного и пространственных покрытий

Таблица 13 Технико-экономические показатели плоскостного и пространственных покрытий

Примеры пространственных покрытий из отечественной и зарубежной практики проектирования и строительства описаны ниже.
Изображённое на рис. 83, а пространственное покрытие пролетом 60 м. состоит из ферм параболического очертания (бетон марки 500) и сводчатых панелей длиной 12м ( бетон марки 300). Ферму собирают из отдельных элементов и после замоноличивания узлов предварительно напрягают. Из верхнего пояса ферм выпускают арматурные стержни, а в торцах плит предусматривают вырезы.

После сварки закладных элементов ферм и панелей швы заделывают бетоном, и таким образом плиты включаются в работу верхнего пояса ферм.

Пространственные покрытия промышленных зданий

Рис. 83. Пространственные покрытия:
а —с железобетонными  фермами  пролетом 60 м;  б —с  применением цилиндрических оболочек
 

Хорошие показатели имеет покрытие из длинных цилиндрических оболочек, применяемых при сетке колонн 12x24 м и больше (рис. 83, б). Покрытие состоит из тонкостенных блоков-оболочек размером 5X12 (средняя толщина 40 мм); арок-диафрагм пролетом 12 м и высотой 2,3 м, бортовых балок длиной 24 ж и подфонарных блоков решетчатой конструкции. Арки-диафрагмы и бортовые балки (бетон марки 400) делают преднапряженными. После замоноличивания покрытие работает как гладкая многоволновая длинная оболочка.

По сравнению с обычными покрытиями значительно экономится сталь (до 40%) и бетон (до 50%) в многоволновых купольных оболочках, собираемых из однотипных плоских квадратных железобетонных плит размером 2,9X2,9 м и толщиной 30 мм (рис. 84, а).
Из этих плит сооружают оболочки размерами в плане от 18X18 до 36X36 м. Плиты имеют диагональные ребра высотой 180 мм и контурные высотой 80 мм. Опирают оболочки на железобетонные предварительно напряженные фермы. Монтируют оболочки с помощью инвентарной опалубки на проектных отметках.

Пространственные покрытия из купольных оболочек

Рис. 84. Пространственные покрытия из купольных оболочек: а — размерами в плане от 18x18 до 36X36 м;  б — размером   18,6X25,5 м

На рис. 84, б показано здание фабрики резиновых изделий (Англия), главное помещение которой перекрыто девятью куполообразными оболочками размерами 18,6x25,5 м со стрелой подъема 2,4 м. Оболочки толщиной 75 мм армированы проволочными сетками и оперты по периметру на железобетонные арки. Разрывы между оболочками перекрыты монолитными плитами, связанными с затяжками арок. В каждом куполе предусмотрены световые фонари диаметром 1,8 м. Оболочки бетонировались по металлической опалубке.

Пространственные покрытия промышленных зданий

Рис. 85. Пространственные покрытия: а — со сводами двоякой кривизны  пролетом  60 м; б — арочно-складчатое пролетом 60 м.

Покрытия из оболочек

Рис. 86. Покрытия из оболочек «гиперболический параболоид»: а — ж — типы   покрытий;   з — железобетонная   плита   оболочки

Для цехов машиностроительной промышленности разработаны сборные железобетонные сводчатые двоякой кривизны оболочки пролетом 60 м (рис. 85, а). Распорные усилия свода передаются на конструкции открылков и проходящие в подпольных каналах затяжки.

Арочно-складчатое покрытие (рис. 85, б) представляет собой многоволновую поверхность в продольном направлении и параболическую — в поперечном. Покрытие состоит из параболических арок пролетом 60 м со стрелой подъема 8 м, монтируемых из преднапряженных ребристых плит толщиной 60 мм и железобетонных затяжек с шагом 12 м. Плиты образуют складки шириной 12 м, опирающиеся на железобетонные подстропильные балки длиной 24 м.

Пример покрытия из оболочек «гиперболический параболоид»

Рис. 87. Пример покрытия из оболочек «гиперболический параболоид»: 1 — плиты;    2 — затяжка;    3 — фермы;    4 — колонны;    5 — остекление

Все элементы изготовляют из бетона марки 400 и соединяют между собой посредством выпусков арматуры и замоноличивания швов. Укрупненную сборку арок производят на стенде. В таком покрытии предусмотрены световые фонари шириной 3 м. К аркам-складкам подвешены краны грузоподъемностью 15 Т.

Во всех вариантах покрытии, показанных на рис. 86, оболочки типа гиперболический параболоид собирают из ребристых плит размерами в плане 3X3 м. Плиты с толщиной поля 35—40 мм и высотой ребер 120 мм армируют сетками из стержней диаметром 6—10 мм. Часть стержней выпускают из плоскости торцов плит. Швы между плитами замонолячи-
вают.

Скалывающие напряжения передаются через четверти в ребрах. Оболочки по контуру опирают на фермы или балки пролетом от 12 до 36 м. Горизонтальные усилия, передаваемые фермами или балками на колонны воспринимаются железобетонными преднапряженными затяжками, которые располагают по диагонали оболочки или в плоскости поясов арок-диафрагм. Пример покрытия здания рассмотренными оболочками показан на рис. 87.
 

источник: Промышленные здания и их конструктивные элементы, С.В. Дятков


« Плоскостные покрытия промышленных зданий Висячие покрытия промышленных зданий »
Не нашли ответ на свой вопрос? Специалисты на нашем форуме помогут!