Понятие о большепролетных покрытиях

 

Пространственные покрытия от плоскостных отличаются тем, что тонкая плита оболочки работает преимущественно на сжатие, а растягивающие усилия рационально сосредоточены в контурных элементах, причем все эти элементы работают в разных плоскостях. Основными видами пространственных покрытий являются оболочки, складки и шатры висячие и пневматические.

Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Первые представляют собой цилиндрические или конические поверхности. Оболочки двоякой кривизны могут быть и оболочками вращения с криволинейной образующей (купол, гиперболический параболоид, эллипсоид враще­ния, поверхность тора и др.).

По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые и сетчатые. Они могут быть монолитными и сборными. В сборных конструкциях помимо железобетона используют асбестоцемент, металл и пластик. Ребристыми являются те оболочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами. Сетчатые оболочки состоят только из ребер или из стержней, промежутки между которыми заполняют ненесущим материалом (стеклопластиком, пленкой и др.). Гладкие железобетонные оболочки выполняют всегда монолитными. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м, а иногда и более.

 

 

Основные формы сводов

 

 

а – гладкий свод и его опорные реакции; б – ребристый; в – д – сомкнутый; е – зеркальный; ж – цилиндрический; и – крестовый

 

Складки и шатры — пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами. Складки обычно состоят из ряда повторяющихся в определенном порядке поперек пролета элементов, опирающихся по краям на диафрагмы жесткости. Шатры перекрывают прямоугольное в плане пространство смыкающимися с четырех сторон плоскостями. Толщина плоского элемента складки должна быть не менее 1/200 пролета, высота — не менее 1/20, а ширина грани — не менее 1/5 пролета. Их применяют для зданий пролетом до 40 м.

 

а — складка пилообразная, б — то же, трапециевидного профиля, в — то же, из однотипных треугольных плоскостей; г — шатер на прямоугольном основании с плоским верхом, д — складка сложного профиля, е — многогранный складчатый свод, ж — складка-капитель, и — четырехгранный шатер, к — многогранный шатер, л — складчатый купол, м — сборная складка призматического типа, н — сборная стяжка с затяжками

Висячие покрытия отличаются наиболее экономичным расходом металла, который работает только на растяжение. Расход стали на 1 м² висячего покрытия пролетом 70...80 м составляет 10...15 кг, тогда как применение металлических ферм или рам для перекрытия такого пролета потребовало бы расхода металла 80...120 кг.

 

 

а - седловидное по аркам, 6 — то же, с опиранием на изогнутый контур, в — гиперболический параболоид (гипар) с жестким контуром, г — то же, с контуром в виде троса-подбора, д — то же, по вертикальным аркам, е - покрытие с опиранием на жесткий опорный диск или объем и наклонную арку, ж - тентовое покрытие с опиранием на жесткий диск и устойчивую стенку, и — то же, с опиранием на несущие и стабилизирующие тросы, к — покрытие, опертое по продольной оси на два главных троса пролетом 126 м;

1 - несущие тросы, 2 — предварительно напряженные стабилизирующие тросы, 3 — жесткий опорный контур, 4 — оттяжки, 5 — стойки-оттяжки, 6 - опорные мачты, 7 - трос-подбор, 8 — опорные арки, 9 -опорный объем, 10 - тент, 11 — устойчивая стена, 12 — опорный узел, 13 — желез обет онные балки-распорки, 14 — главные тросы, поддерживающие сетчатое покрытие

 

Пневматические покрытия позволяют перекрывать пролеты до 30 м и бывают трех основных видов: воздухоопорные оболочки, пневматические каркасы и пневматические линзы.

Воздухоопорные оболочки представляют собой баллоны из прорезиненной или синтетической ткани, внутри которых создается давление воздуха 0,002...0,005 МПа. Эксплуатируемое помещение находится внутри этого баллона и попасть в него можно только через шлюз. Этот вид покрытия широко применяют для устройства спортивных сооружений, полевых лабораторий и др.

Пневматические каркасы, которые представляют собой удлиненные баллоны с избыточным давлением воздуха 0,03...0,07 МПа, изготовляют чаще всего в виде арок. Ряд арок представляет собой непрерывный свод. При установке опор с шагом 3 – 4 м поверх натягивается воздухонепроницаемая ткань.

Пневматические линзы представляют собой большие подушки, надутые воздухом с избыточным давлением 0,002...0,005 МПа, подвешенные своими краями к жесткой каркасной конструкции. Их используют для устройства летних театров и других зрелищных сооружений временного или передвижного характера.