Ответ:
В крации:
Область прим.: общественные и промышленные здания
Достоинства:
1. Возможность перекрывать большие пролеты без промежуточных опор
2. Снижение материалоемкости покрытия
3. Архитектурная выразительность
Недостатки:
1. Трудоемкость возведения
2. Повышение эксплуатационных расходов
3. Меньшая технологичность в изготовлении криволинейных элементов,чем плоских
Переход к пространственной конструктивной схеме покрытия производственных зданий позволяет лучше использовать материалы и значительно облегчить конструкции.
Особый интерес представляют пространственные конструкции в архитектуре промышленных сооружений. Помимо своего утилитарного значения они являются еще и фактором пространственного и объемного формирования сооружения. Для многих производственных зданий выбор конструктивной схемы покрытия может оказать решающее влияние на внешний архитектурный облик и на архитектуру интерьера.
До последнего времени применение сборных железобетонных пространственных конструкций встречало значительные трудности ввиду отсутствия удовлетворительных решений стыкования отдельных элементов. Но с внедрением предварительно-напряженных железобетонных конструкций эта задача разрешилась.За рубежом пространственные конструкции в сборном железобетоне встречаются почти исключительно в виде сетчатых сквозных систем. Примерами таких конструкций являются покрытия ангаров.
Разработаны сборно-монолитные железобетонные пространственные конструкции в виде складок, оболочек, сводов, куполов, висячих покрытий. Построены или находятся в стадии строительства производственные здания с пространственными конструкциями покрытий общей площадью более 1 млн. м2.
Весьма сложной задачей является применение сборного железобетона в оболочках двоякой кривизны. Наиболее интересными сооружениями являются сборные предварительно-напряженные своды-оболочки двоякой кривизны, перекрывающие площадь размером 40X40 м. Оболочка представляет собой шаровую поверхность, ограниченную в плане квадратом. В вертикальных плоскостях, ограничивающих оболочку, размещены четыре железобетонные фермы, работающие совместно с оболочкой, выполненной из отдельных плит весом 4—7,5 т, изготовленных на полигоне. Оболочка монтировалась на земле и после сборки была поднята домкратами на проектную отметку.
Опыт применения пространственных конструкций по сравнению с плоскостными показал, что при рациональных формах этих конструкций достигается существенное снижение расхода бетона, а в ряде случаев и экономия стали. Кроме того, пространственные конструкции позволяют решать покрытия зданий с крупной сеткой колонн.
Однако наиболее экономичные в этом отношении оболочки двоякой кривизны с квадратным планом при принятом конструктивном решении оказались весьма трудоемкими в монтаже. Относительный объем применения оболочек в промышленном строительстве пока все еще весьма незначителен.В большинстве стран находят применение оболочки из монолитного железобетона, однако удельный вес их в промышленном строительстве также невелик.
Все многообразие форм наиболее часто применяемых пространственных конструкций можно подразделить на следующие основные геометрические системы.
Цилиндрические оболочки и их производные. Цилиндрические своды-оболочки опираются не на продольные края, как простые своды, а на торцовые диафрагмы. Пролет свода (длина волны) меньше, чем расстояние между торцовыми диафрагмами (пролет оболочки).
Длинные оболочки применяются для покрытий с пролетами в 20—40 м при длине волны 8—12 м. В случае применения напряженного армирования возможно перекрывать и большие пролеты. Длинные цилиндрические оболочки с успехом используют и в шедовых покрытиях.
Короткие оболочки состоят из тонкого овода, защемленного в поперечных диафрагмах — арках, фермах или рамах. Расстояние между диафрагмами в этом случае меньше пролета свода и равно 10—15 м.
Крестовые оболочки образуются в результате пересечения двух цилиндрических оболочек под прямым углом. Оболочки этого типа имеют в плане квадрат. Они обладают большой жесткостью и поэтому могут быть применены для перекрытия зданий ячейкового типа. Воспринимают усилия от подвесного транспорта.
Оболочки двоякой кривизны. Сферические оболочки могут применяться для пролетов до 100—150 м. Кроме купольных оболочек, основанных на круглом плане, сферические оболочки могут базироваться на треугольных, квадратных и многоугольных основаниях. Подобные формы покрытий получаются в результате срезки сферической поверхности вертикальными плоскостями, на месте которых размещаются жесткие (обычно решетчатые) диафрагмы.
Изготовление оболочек двоякой кривизны с прямыми образующими много проще, чем оболочек с кривыми образующими. Кроме того они дают разнообразные архитектурные возможности.
Коноиды образуются прямой образующей, которая перемещается параллельно вертикальной плоскости по прямой и кривой направляющим. Коноиды различаются полные и неполные. Полный коноид ограничен прямой направляющей, неполный отсекается вертикальной плоскостью, параллельной направляющим.
Коноидные оболочки могут быть многоволновыми, образуя шедовое покрытие. Сегментные проемы между криволинейной направляющей одного коноида и горизонтальной направляющей другого коноида обеспечивают хорошее верхнее естественное освещение. Гиперболические параболоиды образуются прямой образующей, которая перемещается параллельно вертикальной плоскости по двум прямым направляющим, не лежащим в одной плоскости. Поверхность гиперболического параболоида имеет в одном направлении кривизну выпуклостью вверх, а в противоположном направлении выпуклостью вниз. Наиболее простой формой гиперболического параболоида является оболочка, основанная на квадратном плане, борта которой представляют собой пространственный четырехугольник.
Складчатые покрытия. Складки представляют собой гофрированную тонкую плиту, каждая панель которой работает в своей плоскости как балка. Складки имеют много общего с длинными оболочками. Большим достоинством складчатого покрытия является простота его изготовления по сравнению с цилиндрическими оболочками. Однако от нагрузки в складках возникает местный изгиб отдельных плоскостей, что ограничивает их ширину, а следовательно, и величину перекрываемого пролета. Висячие системы покрытий. Подвесные покрытия могут иметь самую различную форму, не зависящую от системы несущих тросов. Наиболее простым является покрытие, подвешенное к вантам, закрепленным к мачтам по обеим сторонам здания. Мачты снабжены оттяжками, заанкеренными в мощных фундаментах. Такие системы могут перекрывать пролеты порядка 200 м и более.
Другим видом являются различные консольные покрытия с оттяжками, проходящими над крышей примыкающих пристроек. Усилия от консоли погашаются в жесткой конструкции пристройки. В этих случаях наиболее целесообразны двухконсольные решения, создающие взаимно уравновешенные системы с симметричной нагрузкой. Вылет консолей в таких системах может достигать 100—150 м.
Растянутые оболочки. В этих системах покрытие совмещается с несущими элементами и имеет форму, соответствующую распределению сил в конструкции. Растянутые оболочки по своей форме могут быть разбиты на три группы: с одинарной кривизной, с двоякой кривизной (одного знака), с двоякой кривизной двух знаков (выпукло-вогнутые).
Висячие системы одинарной кривизны наиболее просты в изготовлении. Покрытие делается путем обетонирования протянутых между опорами тросов сплошной тонкой плитой или прикреплением к тросам металлических (сталь, алюминий) листов. Возможно осуществление покрытия без тросов из листового металла, сваренного в виде сплошного полотнища. Висячие системы одинарной кривизны имеют существенный недостаток — они неустойчивы (форма их изменяется от несимметричных и невертикальных нагрузок).
Покрытие двоякой кривизны одного знака значительно более устойчиво, но отвод атмосферной воды с крыши решается сложно. Такие покрытия наиболее выгодны при круглом плане, где круговая обвязка работает на сжатие. При квадратном плане обвязки работают на изгиб, что при больших пролетах требует устройства мощных ферм со значительной затратой материалов.
Покрытия двоякой кривизны двух знаков (выпукло-вогнутые) обеспечивают необходимую устойчивость и легко решают задачу отвода воды с крыши. Эти покрытия могут быть предварительно натянуты, что гарантирует устойчивость их при температурном удлинении рабочих тросов (последнее особенно существенно при больших пролетах). Наиболее простой системой выпукло-вогнутого покрытия является шатровое покрытие со средней опорой.
Наиболее совершенными системами висячих покрытий являются седловидные оболочки. Седловидная натянутая оболочка образуется рабочими тросами, повешенными с некоторым провесом между двух арок, расположенных наклонно, пятами друг к другу.
Второстепенные тросы проходят поверх рабочих тросов и перпендикулярно им. Напряжением второстепенных тросов придается устойчивость и предварительное натяжение рабочим тросам. Все усилия от тросов направляются к пятам арок. В осуществленных сооружениях пролет седловидного покрытия достигал 95 м, однако в некоторых проектах пролет доведен до 200 м.