Едрообхватни и пространствени покрития
Сградите с голям обхват най-успешно отговарят на изискванията за технологична гъвкавост и гъвкавост на промишлените сгради. Използват се за цехове за корабостроене и сглобяване на самолети, хангари и други индустрии с голямо оборудване. Тяхната конструкция обаче е възпрепятствана от сложността на конструкциите на покрития с голям обхват, трудоемкостта на монтажа и непригодността за инсталиране на надземни комуникации и краново оборудване.
Ефективността на разходите за сгради с голям обхват зависи главно от дизайна на покривите, тъй като тяхната цена често надвишава половината от общата цена на сградите.
Покритията в сгради с голям обхват се разделят наравнинни, пространствени и висящи.
Техни покрития. Плоските настилки с големи разстояния не се различават от конвенционалните настилки, но са по-сложни като дизайн поради големите разстояния. На носещи ферми с голям обхват, греди, арки или рамки, ограждащите елементи са свободно положени и закрепени към горния пояс съгласно схема, която не се движи или работи.
Носещите и ограждащи конструкции в равнинни покрития с голям обхват работят независимо и следователно върху тях се изразходва повече материал; те имат голяма маса, нарастваща с увеличаване на обхвата. В резултат на това рядко се подреждат плоски покрития с голям обхват.
На фиг. XV-l се разглеждат характерните типове плоски покрития с голям обхват:
- стоманобетонни ферми с размах 96 m, които се сглобяват от линейни елементи, свързани във възлите чрез заваряване на вградени части и фугиране на фугите. Фермите са изработени от бетон M500 с предварително напрегнат долен пояс;
- сградата на хангара е покрита с предварително напрегнати стоманени ферми, които се поддържат на два редаколони и имат конзолно разширение 42м;
- склад с размах 80 м с носещи конструкции от двушарнирни метални рамки (Дания).
Пространствени покрития. По-рационални, тъй катосъчетават носещи и ограждащи функции, поради което разходът на материали за изграждането им е най-малък.
Пространствените покрития са направени от равнинни елементи (ферми и панели), монолитно свързани помежду си и работещи като едно цяло под формата на черупки с единична или двойна кривина. Материалът за тях е стомана и стоманобетон (монолитен, сглобяем и сглобяемо-монолитен).
В черупките под действието на равномерно разпределено натоварване възникват взаимно балансирани нормални и напречни сили и няма огъващи моменти. Черупките дори на големи участъци имат малка дебелина (от 30 до 100 mm), тъй като бетонът в тях работи главно при компресия.
Използват се няколко вида черупки. Най-простите от тях са цилиндрични черупки, подразделенина дълги и къси (фиг. ХУ-2,а, б)Пространствената работа на черупката се осигурява от твърди крайни диафрагми.
Носещата способност на цилиндричните черупки може да се увеличи чрез инсталиране на бордови елементи. Черупката с диафрагмата и страничните елементи може да се поддържа на четири точки; липсата на диафрагми превръща черупката в свод, поддържан по надлъжните страни. В свода има тласък, възприет от основи, пуфове или контрафорси.
Сградите могат да бъдат покрити с няколко черупки или сводове, които имат общи странични елементи.
Широко използвани сакуполни черупки под формата наплаващи куполи(фиг. XY-2,c).Основата на куполите може да бъде кръг и по-рядко квадрат. Куполите се пренасят вподдържа вертикални натоварвания и тяга.
Обвивкис коноидна повърхност(фиг. XY-2,d) образуват специална група.Генериращите линии на такива черупки се движат от едната страна по дъга с кръгла или елипсовидна форма, от друга - по права линия или по дъга с много по-малка кривина, отколкото от другата страна. Коноидните черупки са разположени в навеси, покриващи помещението в посока, перпендикулярна на остъклената повърхност.
Черупките с двойна кривина включватпараболоид,в който и двата центъра на кривина са разположени от едната страна на повърхността, ихиперболоид, имащ центрове на кривина от двете страни на повърхността (фиг. XY-2,e, f).
Хиперболоидно-параболичните черупки (фиг. XV-2, g) също имат двойна кривина, чиято повърхност е образувана от две групи праволинейни генератори. Използват се за покриване на сгради с квадратна (понякога правоъгълна) мрежа от колони.
В близост до черупките са нагънати покрития (фиг. XY-2, 3), които се състоят от плоски тънкостенни плочи, монолитно свързани под определен ъгъл и лежащи върху диафрагми. Стоманобетонните плочи, които образуват гънката, се наричат лица, а линиите на тяхното пресичане се наричат ребра.
Ориз. XV-2. Основните видове черупки за покритие
а - цилиндрична дълга; b - същото, кратко; в- купол (плаване); d- коноидален; d - параболоид; g - хиперболоидно-параболичен; h - сгънат; 1- образуваща; 2 - същото; 3- праволинейни генератори
При растер от колони 18xX24, 18x30 m, покритието може да бъде изпълнено от сглобяемо-монолитни стоманобетонни многовълнови куполни черупки, които позволяват монтиране на капандури и окачване на превозни средства. Черупките се сглобяват от оребрени цилиндрични плочи с размери 3 х 6 m и контурсегментни ферми (фиг. XY-4,a).
Фиг.XV.4. Капак на купола
1- средни плочи; 2-контурни плочи; 3- допълнителни плочи; 4-контурни ферми-диафрагми
Плочите са заварени към общи диафрагмени ферми от страната само на една от съседните черупки; плочите на другия корпус лежат свободно, което осигурява хоризонтални премествания на ръбовете на корпуса (всяка обвивка в този случай е проектирана като свободностояща). Във всяка черупка всички шевове са монолитни, а между краищата на плочите на съседни черупки - само на опорни участъци с дължина 3-4 m.
В капака, показан на фиг. XV-6, (а) има хиперболична обвивка от параболоиден тип, сглобена от плочи с размери 3x3 m с дебелина 35-40 mm и височина на ребрата 120 mm. Плочите са подсилени с мрежи от пръти с диаметър 6-10 мм, някои от които са освободени от равнината на краищата на плочите. Шевовете между плочите са запечатани с финозърнест бетон.
На фиг. XV-6, (b) показва настилка, изработена от сглобяеми стоманобетонни гънки, на базата на лентови греди с трапецовидно очертание на горния пояс, които са монтирани върху колони със стъпка от 6x6 до 6x30 m.
За сгради с леки ограждащи конструкции е препоръчително да се използватпространствено-пръчкови или структурни покривни системи, в които се комбинират функциите на носещи и свързващи елементи. Те се отличават по метода на решаване на решетъчния пространствен строеж, по вида на прътите и по вида на възловите връзки. Секциите на прътите са изработени от тръби или валцовани профили.
Най-често срещаните са пространствени решетъчни покрития от валцувани профили от типа TsNIISK (фиг.XV.7).
Ориз. XV.7. Структурно покритие тип ЦНИИСК
а - общи диаграми на сградата; b- схемиструктури; c- сгъваеми елементи
Той е разположен в единични и многослойни сгради с разстояния от 18 и 24 м, разстояние между колоните 12 м и височина до дъното на покритието от 4,8-18 м. Разрешено е да се монтират окачени подемно-транспортни съоръжения с товароподемност до 3,2 тона или мостови кранове с товароподемност до 30 тона.
Конструктивните блокове в плана са с размери 18x12 и 24x12 м. Те се доставят на строителната площадка в комплект. Сглобяването се извършва на земята, а повдигането се извършва на големи блокове. Горните колани са монтирани от валцовани I-греди или тръби, които в същото време действат като греди за поддържане на велпапе или други конструкции върху тях. Долните колани са изместени в план с половин стъпка спрямо горните. Горният и долният колан са свързани с решетка по наклонени равнини.
Висящите капаци са направени от кабели. Подразделят сена въжени и висящи.
Кабелите, изработени от снопове от високоякостна тел и кабелни праволинейни елементи под формата на алуминиево-пластмасови панели, кутийни настилки от фибростъкло и панели от пчелна пита служат като носещи елементи на кабелни покрития.
Фиг.XV-8. Вантови покриви с разстояние 96 m (а) и разстояние 60+12+60 m (б)
В въжения покривна фиг. XV-8, (а) са предвидени стоманобетонни усилващи греди с обхват 96 m, които са окачени на момчетата и лежат на триъгълни стълбове.
Голям покрив с разстояния от 60 + 12 + 60 м се състои от стоманобетонен рафт с ширина 12 м и две извити стоманобетонни греди с дължина 60 м. По гредите са положени стоманобетонни панели с размери 3x12 м.
Висящите капаци се състоят от гъвкави нишки (кабели) и покрития под формата на мембрани. В правоъгълни сгради, носещи нишкиимат успоредни редове, в кръгли сгради - радиално.
Ориз. Окачени покриви с радиални и паралелни въжета
За да устои на ветрови натоварвания, ограждащата част на окачените покрития е от тежък под, при който собственото тегло трябва да надвишава засмукването на вятъра.
Висящите покриви ви позволяват да създадете всяко решение за пространствено планиране на сграда с размах над 100 m. XV-9 два типа висящи покриви с единичен участък 12+78+12 m (a) и двоен участък 9+90+9 m (b)
Фиг.XV-9. Висящи настилки с единичен участък 12+78+12 м (а) и двоен участък 9+90+9 м (б)
В първия вариант носещите кабели се монтират на стъпки от 1,5 m и се закрепват към стоманобетонни странични греди с I-образно сечение, които се поддържат от колони, подсилени със скоби, анкерирани в земята. По протежение на въжетата се полагат стоманобетонни плочи с размери 1,5х1,5 м и дебелина 25 мм. Плочите се закрепват към въжетата с помощта на халки. Шевовете между плочите са запечатани с бетон.
Във втория вариант носещите и опъващи кабели създават висящи ферми, които се монтират по дължината на сградата с определена стъпка. Очертанията на носещите и опъващите кабели са параболични.
Пневматичните строителни конструкции се състоят от меки черупки, чиято носеща способност се осигурява от свръхвъздушно налягане. Основните елементи на пневматичните конструкции са: обвивка, изработена от синтетичен армиран филм или техническа тъкан, шлюзове, прозорци на вратите, анкерни устройства или фундаменти и машинно помещение за инжектиране на въздух. Пневматичните конструкции се подразделятна пневматични, пневморамкови и комбинирани.
Фиг.8.28. Сгради с пневматични покрития
а - въздушно поддържан; b- пневморамка; 1- котви; колан за закрепване; 3- черупка; 4- става; 5- входна врата; 6- вентилатор; 7- вход към портала; 8- скоби; 9 тръбни арки, 10 врати; 11 - полупрозрачни зони; 12 - опънати секции на черупката; 13- фундамент