Жесткие оболочки и складки
Покрытия крупнопролетных общественных зданий
1.1. Классификация конструкций.
Пространственные тонкостенные конструкции из жестких тонкостенных оболочек и складок изобретены в 1920-х г.г. За прошедшие десятилетия создано исключительное разнообразие тонкостенных конструкций по материалу (сталь, железобетон, дерево), геометрической форме и схеме статической работы. Уникальным был отечественный опыт исследования, разработки и применения в строительстве длинных тонкостенных деревянных цилиндрических сводов-оболочек. Начиная с 1931 г,, они применялись в одно- и много вол новых покрытиях производственных зданий пролетом до 45 м, уступив с 1934г. место более технологичным ребристым с водам-оболочкам покрытий промышленных зданий пролетом до 100м.
К сожалению, в послевоенные годы этот опыт не был востребован.
В настоящее время наибольшее распространение имеют тонкостенные конструкции из железобетона: в зарубежной практике - монолитные, в отечественной - сборные и сборно-монолитные.
При всем разнообразии конструкций наиболее приемлемой является их классификация по типу статической работы - безраспорной или распорной (рис.11.1.) Такая классификация представляется убедительной, так как совпадает с классификацией геометрических форм оболочек. Естественно, как и любая другая, классификация, данная на рис. 11.1. обобщает и упрощает явление, не учитывает возможных вариантов конструирования. Например, применив в здании безраспорные складчатые покрытия и стены и жестко объединив их друг с другом, мы получаем пространственную рамную, а следовательно, распорную конструкцию.
К безраспорным относятся складки и оболочки нулевой гауссовой кривизны - цилиндрические, коноидальные; к распорным - своды (гладкие, волнистые, складчатые, сомкнутые и крестовые), купола (с различной геометрией поверхности) на круглом или эллиптическом плане, пологие оболочки на многоугольном плане (положительной и отрицательной кривизны), комбинированные (составные) из фрагментов оболочек одинаковой или разной кривизны.
При всем разнообразии пространственных конструкций из тонкостенных оболочек и складок их особенностью является, по образному выражению П.-Л.Нерви то обстоятельство, что их "несущая способность является функцией их геометрической формы". Изменение кривизны оболочки и ее стрелы подъема меняет ее жесткость без увеличения расхода материала. Правильный выбор геометрической формы обеспечивает работу большей части сечения конструкции на осевые усилия (сжатие), оставляя работу на растяжение и сдвиг специальным фрагментам конструкции - диафрагмам жесткости, опорным кольцам и бортовым элементам. Все это определяет, помимо
оригинальной формы пространственных конструкций, их экономичность, возрастающую с увеличением перекрываемых пролетов.