Выполните конспект лекции и задание, приведенное ниже.
Все конструктивные системы покрытия можно рассматривать с двух позиций, оказывающих влияние на архитектурный облик всего здания. Во-первых, с позиции работы конструкции в одном, двух или нескольких направлениях одновременно, и тогда мы делим их на плоскостные и пространственные. Во-вторых, с позиции отсутствия или наличия распора в конструкции, и тогда мы имеем дело с безраспорными и распорными конструкциями.
Плоскостными называют конструкции, работающие только в одной вертикальной плоскости, проходящей через опоры; к ним относятся балки, фермы, рамы, арки.
В отличие от плоскостных пространственные покрытия работают одновременно в двух или нескольких направлениях. К ним относятся: оболочки, складки, висячие покрытия, пневматические конструкции и др.
У распорных конструкций под влиянием собственной массы и внешних вертикальных нагрузок на опорах возникают помимо вертикальных еще и горизонтальные составляющие реакций, именуемые распором. Безраспорными конструкциями называют такие, у которых горизонтальные составляющие опорных реакций отсутствуют.
Балки и фермы представляют собой основные виды безрас- порных плоскостных конструкций (рис. 3.61).
Железобетонные балки заводского изготовления для пролетов 12, 15, 18 м являются наиболее простыми несущими конструкциями; они получили наибольшее распространение благодаря экономному расходу металла, простоте монтажа и соответствию противопожарным нормам. Разработано несколько типов балок для горизонтальных и скатных с небольшим уклоном (до 1:5) покрытий. Сечение таких балок принимается прямоугольным (при L < 12м), тавровым или двутавровым (при L > 12 м).
Стальные фермы обычно применяют при пролетах 12—18 м и выше.
Очертание стальных ферм может быть разнообразным, чаще всего применяют трапециевидные двускатные, с параллельными поясами и др. В верхнем поясе фермы раскрепляются железобетонными плитами покрытия, привариваемыми к узлам верхнего пояса. В нижнем поясе и в вертикальной плоскости над опорами фермы раскрепляются металлическими связями. Конструируют металлические фермы с применением прокатных уголков и швеллеров. При пролетах более 40 м и при больших нагрузках эти профили рационально заменить трубчатыми или коробчатыми сечениями.
Рис. 3.61. Несущие конструкции для перекрытия залов:
· 1 — односкатная балка: 2 — двускатная балка;
· 3 — решетчатая балка; 4 — сегментная раскосная ферма; 5 — арочная безраскосная ферма
В пространственных покрытиях в отличие от плоскостных их тонкая плита оболочки работает на сжатие, а растягивающие усилия сосредоточены в контурных элементах, работающих в разных плоскостях. Основными видами пространственных покрытий являются оболочки, складки, шатры, висячие и пневматические покрытия.
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).
На рис. 3.62 показаны основные формы сводов.
Рис. 3.62. Основные формы сводов: а — гладкий свод и его опорные реакции: б — ребристый; в-д — сомкнутый: е — зеркальный: ж — цилиндрический: з — крестовый
По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые, сетчатые (рис. 3.63). Изготовляют их из монолитного или сборного железобетона. В сборных конструкциях помимо железобетона используют асбестоцемент, металл, пластик. Ребристыми являются оболочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами. Сетчатая оболочка состоит только из ребер или стержней, промежутки между которыми заполняют ненесущим материалом (стеклопластиком, пленкой). Гладкие железобетонные оболочки выполняют всегда монолитными. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м и более.
Рис. 3.63. Своды-оболочки:
а — цилиндрическая: б — цилиндрическая многоволновая; в — сплошная диафрагма жесткости: г — рамная диафрагма;
д — арочная диафрагма; е, ж — бочарный свод-оболочка; з— схема монтажа бочарного свода; и — сетчатые оболочки;
· 1 — оболочка; 2 — диафрагма жесткости;
· 3 — ребро жесткости; 4 — подвески; 5 — затяжки
Цилиндрические оболочки опираются на торцовые и промежуточные диафрагмы, которые жестко с ними связаны, обеспечивая тем самым устойчивость всей оболочки. Бочарные оболочки в отличие от цилиндрических имеют продольную ось не прямолинейную, а изогнутую по кривой с выпуклостью кверху, которая чаще всего очерчена по окружности. Сферические оболочки представляют собой часть поверхности шара и чаще всего имеют форму купола, опирающегося по всему периметру или на отдельно стоящие опоры, расположенные по периметру. Они могут быть монолитными и сборными.
Складки и шатры — пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами (рис. 3.64). Их приеняют для зданий пролетами до 40 м. 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 кверху с четырех сторон плоскостями. Толщина плоского элемента складки должна быть не менее '/200 пролета, высота — не менее '/20, а ширина грани — не менее */ пролета.
Висячие покрытия отличаются наиболее экономичным расходом металла, работающим только на растяжение (рис. 3.65). Они бывают: седловидными по аркам; седловидными с опиранием на изогнутый контур; в виде гиперболического параболоида с жестким контуром и т.д. Основными элементами висячего покрытия являются: несущие тросы, жесткий опорный контур, оттяжки, опорные мачты.
Пневматические покрытия (рис. 3.66) 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 баллона, и попасть в него можно только через шлюз. Этот вид покрытия широко применяют для устройства полевых лабораторий, спортивных сооружений.
Пневматические каркасы, представляющие собой удлиненные баллоны с избыточным давлением воздуха 0,03—0,07 МПа, изготовляют в виде арок. Ряд арок образует непрерывный свод. При установке опор с шагом 3—4 м поверх натягивается водонепроницаемая ткань.
Пневматические линзы выполняют в виде больших подушек, заполненных воздухом с избыточным давлением 0,002— 0,005 МПа и подвешенных краями к жесткой каркасной конструкции. Их используют для устройства летних театров и других сооружений временного или передвижного характера.
Вопросы: