Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Л3. Оболочки положительной гауссовой кривизны и принципы конструирования оболочек. ЖБ 1 страница






Содержание:

1. Понятие гаусовой кривизны.

2. Типы конструктивных элементов.

3. Общие принципы конструирования оболочек.

4. Проектирование оболочек.

5. Конструктивные элементы, узлы и детали.

6. Расчет пологих железобетонных конструкций.

Литература

 

1. ПОНЯТИЕ ГАУССОВОЙ КРИВИЗНЫ.

 

Гауссова кривизна — мера искривления поверхности в окрестности какой-либо её точки.

Железобетонные прямоугольные в плане покрытия с оболочками положительной гауссовой кривизны по расходу материалов экономичнее цилиндрических оболочек на 25...30%. Для них допускается весьма редкое размещение опор, благодаря чему создаются исключительно благоприятные условия для эксплуатации многих помещений производственного и общественного назначения. Конструкция покрытия состоит из тонкостенной плиты, изогнутой в двух направлениях, и плоских диафрагм, располагаемых по контуру и связанных с ней монолитно (см. рис. 1, а). Покрытие в целом может опираться по углам на колонны; возможно опирание оболочки и по всему контуру. Из всего многообразия криволинейных поверхностей для этих оболочек применяют поверхности переноса, эллиптического параболоида, шара, вращения (как с вертикальной, так и горизонтальной осью вращения).

а — расчетная схема: б — элемент единичных размеров, выделенных из горизонтальной проекции оболочки; в - покрытие крытого рынка в Москве (сборные конструкции)

рис. 1. Покрытия с применением оболочек положительной гауссовой кривизны, прямоугольные в плане.

 

а- усилие Nx для сечений х=0 и у=0;

б- усилие Nxp для сечения х= а;

в- главные усилия для сечения х=у;

г- изгибающие моменты Mx в зоне местного изгиба около стороны контура х= -а

рис. 2. Эпюры внутренних сил моментов в оболочке с квадратным планом:

Эпюры показывают, что почти по всей оболочке развивается область двухосного сжатия, и лишь в угловых частях возникает сжатие в одном направлении, а растяжение в другом Изгибающие моменты в приопорных зонах тонкостенных оболочек хотя и невелики, но должны все же учитываться при проектировании.

 

рис 3. Исходная поверхность оболочки положительной гауссовой кривизны с прямоугольным планом.

 

Для сборных оболочек рекомендуется в качестве срединной принимать часть тороидальной поверхности, имеющей положительную кривизну и горизонтальную ось вращения. Так называемая меридионально -кольцевая система разрезки оболочек на плиты осуществляется системой радиальных секущих плоскостей, проходящих через ось вращения, и системой вертикальных плоскостей, перпендикулярных этой оси. При такой разрезке полосы между равностоящими радиальными секущими плоскостями внутри оболочки являются равновеликими, что позволяет сократить до минимума типоразмеры сборных плит. Для оболочек с квадратным планом рекомендуется сферическая поверхность. Габариты плит определяются требованиями экономичности унификации, технологичности изготовления и монтажа.

По форме поверхности плиты могут быть:

-плоскими;

-цилиндрическими;

-двоякой кривизны.

Для оболочек рекомендуется применять цилиндрические плиты, так как плиты двоякой кривизны сложны в изготовлении, а плоские требуют повышенного расхода материалов. Плоская форма плиты упрощает конструкцию и ее армирование, однако вследствие ломаной формы образующейся поверхности оболочки требуется усиление армирования и узлов соединений для восприятия местных изгибающих моментов. Сборные плиты с поверхностью двоякой кривизны весьма сложны в изготовлении и армировании. С учетом этого целесообразны плиты, очерченные по цилиндрической поверхности в направлении длинной стороны элемента. По статической работе плиты с цилиндрической поверхностью уступают только плитам двоякой кривизны. Учитывая, однако, что прямолинейные образующие ориентированы по ширине плит и в оболочках с прямоугольным планом располагаются вдоль большего радиуса кривизны исходной поверхности, получаемое отклонение от нее несущественно и не оказывает заметного влияния на условия статической работы всех плит.
Ребра плит предназначены для обеспечения прочности и жесткости элементов при изготовлении, транспортировке и монтаже. В замоноличенной оболочке ребра образуют систему элементов жесткости, обеспечивающую устойчивость оболочки, восприятие сосредоточенных нагрузок, передачу и восприятие сдвигающих усилий и поперечных сил по линиям швов между плитами, а также между плитами и контуром. Количество типов сборных плит оболочки в пределах одинаковых полос меридиональной разрезки должно назначаться с учетом требований унификации и минимального расхода бетона на замоноличивание швов. С учетом этого рекомендуется принимать не более трех-четырех типов плит в пределах полос разрезки. Шаг кольцевых сечений соответствует длине плит.
Таким образом, оболочка положительной гауссовой кривизны компонуется из весьма пологих плит прямоугольного и трапециевидного планов.

 

2. ТИПЫ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

 

При назначении размеров и выборе конструкции плит — основного и наиболее массового элемента оболочки учитывают требования унификации, принятые методы и оборудование для изготовления, монтажа, транспортировки, складирования плит, принятую конструктивную систему ребер оболочки, требования устройства подвесных систем и проемов. Определяют габаритные размеры и форму плит в плане, форму поверхности, схему расположения ребер и их армирование. Размеры и форма плит в плане должны обеспечивать унификацию типоразмеров плит для рассматриваемой группы сеток колонн промышленных и гражданских зданий.
Оптимальными являются плиты размерами 3X6 м.
Они состоят из элементов, технологичных в изготовлении. При их применении достигается рациональная схема монтажа.
Наиболее простой формой плиты в плане является прямоугольная. Однако при меридионально- кольцевой разрезке поверхности вращения возникает необходимость вписать плиты в трапециевидные полосы рассеченной исходной поверхности оболочки. Целесообразным решением является компоновка средней адны оболочки из прямоугольных плит, а при контурных зон — из трапециевидных плит Форму поверхности плит выбирают в соответствии с принятой на стадии компоновочного решения поверхностью, приближающейся к исходной форме. Как правило, отступление от исходной формы связано с целесообразностью ее замены в пределах отдельных плит более простой цилиндрической или плоской, что существенно упрощает изготовление элементов.

 

3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОБОЛОЧЕК.

 

Сформулируем общие принципы конструирования оболочек положительной гауссовой кривизны с учетом современных требований индустриализации строительства. Эти принципы сводятся к решению следующих взаимосвязанных задач: выбор конструктивной формы оболочки; разработка плит, контуров и узлов. Первая задача заключает в себя выбор формы поверхности и систему разрезки на конструктивные элементы, определение генеральных параметров и разработку принципиальной схемы монтажа. Вторая задача заключается в детальной разработке конструктивных элементов оболочки с учетом работы их при изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации. При разработке узлов оболочки необходимо предусматривать надежную взаимосвязь конструктивных элементов, передачу и воспринятое действующих в оболочке усилий как в единой пространственной конструкции. С учетом эксплуатационных требований могут решаться и другие задачи: проемы для освещения, вентиляции, подвесные системы потолков, коммуникаций, подвесных кранов и г. д. Параметры исходной геометрической формы покрытия в значительной степени определяют архитектурную выразительность фасада и интерьеров здания, а также напряженно-деформированное состояние, устойчивость и конструктивные элементы оболочки. Геометрические параметры оболочки определяются размерами и формой здания в плане, стрелой подъема, типом поверхности и принципом разрезки на конструктивные элементы.
Размеры в плане и стрела подъема в центре являются генеральными параметрами оболочки. Для промышленных зданий рекомендуется принимать следующие размеры оболочек: 18x24, 18X30, 18X36, 24X24 и 24x36. Большинство покрытий гражданских зданий может быть эффективно решено с применением оболочек прямоугольного и квадратного планов размерами от 24 до 60 м. С учетом статических и архитектурных требований целесообразны пологие оболочки со стрелой подъема в центре не более Б длины диагонали, соединяющей утлы оболочки. В качестве исходной поверхности оболочки положительной гауссовой кривизны целесообразно принимать поверхность вращения (сфера, тор). При делении поверхности оболочки на сборные плиты рекомендуется меридионально -кольцевая система разрезки, которая выполняется семействами меридиональных и кольцевых плоскостей. Принцип разрезки оболочки определяют условия унификации типоразмеров элементарных участков, а следовательно, и типоразмеров сборных плит. При этом целесообразно учитывать как степень унификации сборных элементов г пределах одной оболочки, так и для группы типоразмеров оболочек. Учет последнего требования позволяет использовать ограниченную номенклатуру сборных элементов для оболочек различной геометрии и размеров в плане.

 

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБОЛОЧЕК.

 

Оболочки по контуру опираются на диафрагмы, которые выполняют в виде арок, ферм или балок, а также криволинейных брусьев, уложенных на стены. Контурные балки применяются в отдельно стоящих оболочках при часто расположенных по периметру здания колоннах, а также устанавливаются по наружным рядам колонн многоволновых оболочек в случаях, когда не намечается расширение корпуса в соответствующем направлении. В остальных случаях (по средним рядам, в деформационных швах) устанавливаются фермы или арки. Применение ферм, как более жестких в вертикальной плоскости элементов, имеет преимущества перед арками, так как обеспечивает более благоприятную в статическом отношении работу оболочек на смежных диафрагмах. В зависимости от количества и расположения ячеек здания оболочки могут проектироваться отдельно стоящими (одноволновыми) и многоволновыми в одном или двух направлениях. Многоволновые оболочки (рис.4) проектируют разрезными и неразрезными. Сборные многоволновые оболочки рекомендуется, как правило, проектировать разрезными, что обеспечивает их более благоприятную статическую работу. К разрезным многоволновым относятся также те оболочки, в которых с помощью специальных конструктивных мер обеспечивается возможность горизонтальной податливости контура не только крайних, но и средних волн оболочек.

 

 

рис.4. Многоволновые оболочки.

 

 

 

рис. 5. Покрытие с многоволновыми цилиндрическими оболочками (корпус Института водоснабжения Технологической высшей школы в г. Дармштадте; монолитные конструкции).

 

Пологие монолитные оболочки со стрелой подъема Д, как правило, проектируют гладкими. Толщина и армирование средней зоны гладких оболочек, где действуют только сжимающие усилия, назначаются конструктивно. Принятую толщину оболочек следует проверять расчетом на устойчивость. Плиты в при контурных и угловых зонах оболочки утолщают с целью размещения дополнительной арматуры и восприятия действующих усилий, увеличенных по сравнению с центральной зоной. Утолщенные зоны оболочки вдоль контура целесообразно выполнять по всей ширине действия при контурных изгибающих моментов. Толщина оболочки в угловой зоне выбирается по расчету с соблюдением условий или по конструктивным соображениям, с тем чтобы обеспечить размещение необходимого количества арматуры с учетом двух защитных слоев.

Рис. 6. Конструктивные формы сборных железобетонных и металлических оболочек положительной гауссовой кривизны.

рис.6. Опалубка плиты 3X6 м

 

Плиты оболочки. Плиты оболочки рекомендуется выполнять криволинейными в направлении большей стороны, с контурными и промежуточными ребрами. Шаг поперечных ребер назначается до 3 м. Для упрощения изготовления сборных элементов и опалубочных форм рекомендуется назначать одинаковую высоту продольных и поперечных ребер плит оболочки. Толщину полки и высоту ребер плит назначают с учетом обеспечения необходимой прочности, жесткости и устойчивости оболочек, а также требуемого защитного слоя арматуры. В соответствии с этими условиями рекомендуется принимать толщину полки в пределах 30...50 мм, а высоту ребер 250...300 мм. Контур оболочки положительной гауссовой кривизны можно назначать трех типов: в виде ферм, арок и полигонального пояса. Пролет ферм и арок равен сторонам оболочки. Полигональный пояс собирается из ригелей, опирающихся на колонны переменной высоты, установленные с шагом, как правило, 6 м. Контур первого и второго типов рекомендуется для средних диафрагм многоволновых оболочек, третьего — для отдельно стоящих оболочек и наружных контуров многоволновых оболочек.

 

рис. 7. Типы контуров оболочек

 

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, УЗЛЫ И ДЕТАЛИ.

 

Для пологих оболочек применяются цилиндрические плиты размерами 3x6 и 3X12 м. Плиты рекомендуется проектировать с контурными и промежуточными ребрами. В плитах 3X6 м принимают одно поперечное ребро, в плитах 3X12 м — два поперечных ребра.

 

рис. 8. Пример решения сборной оболочки.

 

Применяемая система ребер должна обеспечивать прочность и жесткость плит в стадии транспортирования и монтажа, прочность и устойчивость оболочки в стадии эксплуатации, возможность устройства проемов для светоаэрационных устройств и подвесок для крановых путей.

рис. 9. Схема расположения упоров на диафрагме

Для удобства изготовления следует по возможности стремиться к назначению одинаковой высоты продольных и поперечных ребер. По внешним боковым граням ребер плит предусматриваются пазы для образования после замоноличивания швов шпонок, воспринимающих сдвигающие и перерезывающие усилия. Плиты следует армировать сварными сетками и каркасами. Арматура полки плит должна быть надежно заделана по контуру в ребрах или в полке в пределах ребер, приваркой поперечных стержней. В местах сопряжения полки с ребром устраиваются вуты. В большепролетных оболочках для обеспечения прочности и устойчивости конструкций требуется введение дополнительных ребер жесткости. Так, в оболочке размерами 102X102 м ее устойчивость обеспечивается системой предварительно напряженных балок — ребер жесткости, образующих сетку 12x12 м, которая в период монтажа служит для опирания плит. Балки связаны с плитами сваркой закладных деталей и замоноличиванием швов. Для осуществления связи и передачи сдвигающих усилий плиты и балки снабжены шпонками и петлевыми выпусками арматуры.

6. РАСЧЕТ ПОЛОГИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

 

Расчет отдельно стоящих (одноволновых) оболочек. В пологой оболочке возникает система усилий, а также изгибающих и крутящих моментов. В зависимости от степени пологости, характера нагрузки и условий опирания по контуру расчет пологих оболочек принципиально может производиться по безмоментной или моментной упругой теории, при этом обе теории могут быть линейными и нелинейными.

рис. 9. Схема расположения упоров на диафрагме.

 

Безмоментная линейная теория с учетом изгибающих моментов, возникающих в приопорных зонах (краевого эффекта), может быть использована в предварительных расчетах шарнирно опертых гладких оболочек с относительно большим подъемом при равномерно распределенной нагрузке. Допускается считать шарнирным опирание оболочки на стены или на часто расположенные по контуру колонны, а также на достаточно жесткие в своей плоскости и гибкие из плоскости диафрагмы, например, в виде ферм. При окончательном рабочем проектировании рекомендуется пользоваться методами расчетов с помощью ЭВМ, основанными на моментной теории, позволяющими учесть конструктивные особенности оболочек (наличие ребер, отверстий, переломов поверхности, действительную жесткость бортовых диафрагм и т. п.). Для особо пологих оболочек целесообразно вести расчет по нелинейной моментной теории.
Определение усилий в оболочках по моментной теории. Расчет по моментной теории позволяет получить более достоверные величины усилий по сравнению с безмоментной теорией, так как он учитывает дополнительное поле напряжений, вызванное моментным напряженным состоянием. Усилия и прогибы прямоугольных в плане отдельно стоящих оболочек при равномерно распределенных нагрузках могут быть определены по формулам табл., где они представлены в двойных тригонометрических рядах. Опоры этих оболочек предполагаются шарнирными. Количество членов ряда должно определяться в каждом случае из условия, чтобы остаточный член ряда был меньше 5 % от суммы взятых членов ряда. Односторонняя равномерно распределенная нагрузка обычно заменяется комбинированной схемой, состоящей из симметричной и обратно симметричной нагрузок.

 

 

Литература:

 

1. Исследование висячих покрытий зданий и сооружений. НИИЖБ. Сборник трудов под ред. И.Г.Людковского, 1982.

2. Кирсанов Н.М. Висячие системы повышенной жесткости. М.: Стройиздат, 1973. -116с.

3. Людковский И.Г. Проектирование и возведение комбинированных висячих покрытий // Бетон и железобетон. №4, 1979.

4. Ведеников Г.С. Влияние параметров конструкций и нагрузки на точность расчетов несущих систем висячих покрытий // Металлические конструкции, работы школы проф.Н.С.Стрелецкого. М.: Стройиздат, 1966.

 

 

Л4. Оболочки отрицательной гауссовой кривизны и принципы конструирования оболочек. ЖБК – 1 час.

Содержание:

1. Понятие отрицательной гауссовой кривизны.

2. Гиперболический параболоид (гипар).

 

1. Понятие отрицательной гауссовой кривизны

Гауссова кривизна — мера искривления поверхности в окрестности какой-либо её точки. Оболочки отрицательной гауссовой кривизны — еще одно альтернативное решение цилиндрическим оболочкам для перекрытия прямоугольных и особенно квадратных планов. Наиболее распространенное решение, полученное в 30-х годах — комбинации фрагментов поверхностей отрицательной гауссовой кривизны в виде гиперболических параболоидов.

рис. 1. Слева направо: поверхность с отрицательной гауссовой кривизной (гиперболоид), поверхность с нулевой гауссовой кривизной (цилиндр), и поверхность с положительной гауссовой кривизной (сфера).

 

Поверхности отрицательной гауссовой кривизны. Это один из видов составных оболочек, принадлежащих к группе составных конструкций. Ввиду активной работы оболочек в одном из диагональных направлений на растяжение оказалось целесообразным наряду с железобетоном применение также в ряде случаев стальных сетчатых и деревянных оболочек; пролеты для железобетонных и деревянных оболочек в основном 20...30 м, для металлических — 30...40 м. Оболочки отрицательной гауссовой кривизны представляют возможность повышения устойчивости, обеспечения хороших акустических качеств за счет рассеяния отраженных звуковых волн, уменьшения строительного объема зданий по сравнению с покрытиями положительной кривизны при одинаковой стреле подъема, а также усиления архитектурной выразительности. Из числа упомянутых поверхностей до последнего времени наиболее широко используют в строительстве поверхность гиперболического параболоида. Составные пространственные конструкции применяются как средство перекрытия больших пролетов с произвольной формой плана, а также для решения градостроительных и эстетических задач. Чаще применяются составные оболочки, образованные сопряжением фрагментов оболочек положительной, отрицательной и нулевой гауссовой кривизны, в том числе поверхностей разнозначной кривизны. Оболочки отличаются повышенной несущей способностью и жесткостью. Поэтому рациональная область перекрываемых пролетов находится в интервале между 40 и 120 м при использовании железобетона и до 200...220 м в случае применения металла. Концепция составных поверхностей распространена также на висячие покрытия и складки.

К оболочкам отрицательной гауссовой кривизны относятся:

-Коноиды;

-Гиперболоиды;

-Гиперболический параболоид.

Коноидальные железобетонные оболочки образуются в результате движения прямой образующей по двум направляющим, одна из которых прямая, другая кривая (произвольной кривизны, но предпочтительнее парабола). В самой геометрии формообразования коноидов содержится источник архитектурного разнообразия. Во Франции и Италии оболочки этого типа широко используются для покрытия главным образом промышленных зданий пролетом 18— 60 м. В большинстве случаев это состоящие из коноидов шедовые покрытия, опирающиеся на четыре точки, с вертикальными плоскостями проемов освещения. Типичным примером может служить покрытие промышленного здания, построенного в Болгарии в 1955 г. Оно сооружено из сборных элементов, имеет пролет 18 м и толщину 3 см. В качестве образующей здесь применена кривая, что одновременно улучшило форму и повысило эффективность конструкции.
Интересные архитектурные решения коноидов достигаются в сооружениях и покрытиях грибовидной формы. Они применяются в виде одиночных больших грибов или системы грибовидных элементов для покрытий зданий с планом произвольной конфигурации. Это позволяет получать оригинальные по форме интерьеры. Таково, в частности, покрытие библиотеки в Хиросиме (1953, архитектор. К. Тенге), ресторана в шт. Джорджия (США), представляющее собой отдельно стоящие грибы с «шляпкой» диаметром 9, 14 м. Эту же идею применил Ф. Л. Райт в знаменитом проекте здания фирмы Джонсон в г. Расин (США, 1936—1939).

 

рис. 2. Сборная пологая железобетонная покрытия автовокзала. Борисполь 1965 г. Архитекторы А. Добровольский, А Малиновский, Д. Попенко, инженеры Д.Дмитриев, М. Панич.

Составные оболочки отрицательной гауссовой кривизны представляют собой сочетания составляющих оболочек с поверхностью в виде гиперболических параболоидов (гипаров). В основном варьируются сочетания гипаров, ограниченных прямолинейными образующими. Наряду с такими оболочками иногда применяются составные оболочки также в виде сочетаний гипаров с криволинейными краями. На (рис. 3) показаны конструктивные схемы оболочек в виде сочетаний двух, трех, четырех и более гипаров. Наиболее распространены сочетания четырех гипаров; в этих случаях используются прямоугольные гипары, и конструктивные решения упрощаются. По контуру оболочки опираются чаще всего на колонны, возможно опирание на фермы. По линиям сопряжения, так называемым коньковым линиям, располагаются коньковые элементы относительно небольшой жесткости. Эти элементы — упругие, податливые, фермы или рамы по контуру жесткие в своей плоскости и гибкие из плоскости. Основные опоры размещаются в углах оболочки либо имеют опирание у коньков, а углы могут иметь консольное решение.

Рис. 3. Конструктивные схемы многоволновых покрытий из гиперболических параболоидов.

 

2. ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЙ ПАРАБОЛОИД (ГИПАР).

В соответствии с этим размещают затяжки, которые могут иметь как ортогональные, так и диагональные направления. Гиперболический параболоид имеет рациональные статические свойства в сочетании с архитектурной выразительностью. Архитектурные возможности гипаров были открыты испанским архитектором Феликсом Канделой. Он продемонстрировал их на различных сооружениях от промышленных зданий, отличавшихся своей экономичностью и изяществом, до впечатляющих зданий церквей, архитектура которых напоминала готическую. В деревянных конструкциях покрытия из гиперболических параболоидов нашли применение за рубежом в зданиях общественного назначения в виде одиночных секций, а также в виде комбинации из двух, трех или четырех секций при различном их сочленении. Одна секция представляет собой часть гиперболического параболоида, края которой совпадают с прямолинейными образующими, два угла секции опущены, два подняты. Опирание осуществляется либо по всем углам покрытия, либо только по нижним углам. Покрытия из одной секции, как правило, применяют при пролетах 18—20 м, но могут быть использованы при пролетах до 60 м. Прямолинейные края секций позволяют легко осуществлять соединение между секциями в вариантах из двух, трех или четырех секций.

рис.4. Гиперболический параболоид.

 

1, 2 — парабо­лы: J, 4 — прямые линии; 5 – Гипербола.

рис. 5. Способы образования поверхности гипара.

 

 

а, б — одиночные гипары; в...- з — составные однопролетные гипары; и... -л — составные многопролетные гипары.

рис. 6. Схемы покрытий из гипаров с прямолинейными краями.

 

а— схема образования крестового свода: б, е, г — однопролетные оболочки; д— многопролет­ная оболочка.

рис. 7. Схемы покрытий из гипаров с криволинейным контуром.

 

рис. 8. Дом- гипар. павильон Филипса на всемирной выставке в Брюсселе 1958 года. Архитектор Ле Корбюзье.(пример покрытия гиперболического параболоида).

Рис. 9. Олимпийский стадион Токио (1962 год, архитектор Кензо Танге).

 

В деревянных конструкциях секции изготовляют из досок в два-три слоя, склеенных между собой с использованием гвоздевой запрессовки. Один слой досок располагают в соответствии с кривизной в одном направлении (выпуклостью вниз) для восприятия растягивающих усилий, другой слой — в соответствии с кривизной в другом направлении (выпуклостью вверх) для восприятия сжимающих усилий. При наличии третьего слоя досок его укладывают выпуклостью вниз для усиления сечения в направлении растяжения. Прямолинейные края секции, как правило, усиливают клееными бортовыми элементами, перекошенными в соответствии с кривизной оболочки. При больших пролетах для уменьшения размеров сечения оболочки применяют различные конструктивные приемы. С этой точки зрения интересна оболочка-навес над открытым выставочным павильоном с площадью 1000 м2, воздвигнутая в ФРГ. Если размеры секции невелики и не препятствуют транспортировке, их целиком изготовляют в заводских условиях. Такие секции, как правило, применяют в покрытиях из четырех гиперболических параболоидов или в многопролетном покрытии, когда каждая секция оперта по углам на колонны.

Гиперболический параболоид (гипар) — форма покрытия, целесообразность которой была открыта в металле выдающимся русским инженеренером В. Г. Шуховым в 1896 г. Гипары возводятся, главным образом, из железобетона. Линейча­тость поверхности позволяет упростить опалубку и армирование конструкции. Гипары проектируют с опиранием по контуру на стены, фермы, арки, рамы, балки и другие конструкции, называемые диафрагмами, кроме того, они могут иметь точечное опирание в углах на пилоны (контрфорсы) или фундаменты. В последние годы нашли применение деревянные, металлические и пластмассо­вые оболочки, а также комбинации из этих материалов. Форма гипара создается движением прямых образующих по системе гиперболических направляющих таким образом, что описывается поверхность двоякой кривизны. Один из самых активных поборников этой конструкции в железобетоне архитектор и инженер Ф. Кандела считает, что гиперболический параболоид «является единственной поверхностью двоякой кривизны, которую можно рассчитывать при помощи простых методов статического расчета». В советской архитектуре железобетонные гипары использовались как сборно-монолитные конструкции покрытий промышленных зданий. Так, ЛенПромстройпроект разработал оболочки из сборных элементов 9х3 м, которые собираются в элемент покрытия площадью 18х6 м с металлической затяжкой по периметру. Собранные на земле покрытия монтируются 25-тонным гусеничным краном. По проекту Московского Промстройпроекта в Ачинске Красноярского края сооружено покрытие гаража из сборно-монолитных гипаров, которые собирают на земле из плоских элементов 3х3 м в монтажные секции 15х3 м. Такими элементами перекрыто пространство 120х60 м при сетке колонн 30х30 м. Из подобных элементов сооружены покрытия в выставочных павильонах в Кемерово и Туле.
Покрытие рынка в Со (Франция) представляет собой гиперболоид вращения в форме гриба, выполненный из предварительно напряженного железобетона. Верхний край оболочки испытывает в результате этого только сжимающие усилия. Опорными элементами являются расположенные в центре колонны. Гиперболоиды и гипары благодаря удобству армирования широко используются в железобетонных покрытиях. Так, например, в Гамбурге (Германия) из предварительно напряженного железобетона построено в 1970 г. покрытие плавательного бассейна пролетом 96 м. Гипары дают контрастные, выразительные формы пространства как в интерьере, так и в экстерьере и могут быть рекомендованы для покрытий общественных зданий в жилых районах как архитектурные акценты.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.