21. Купольные покрытия (гладкие, ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые, геодезические, волнистые, складчатые)

В купольных покрытиях усилия распределяются равномерно. Материал используется наиболее эффективно. Минус – тяжелая организация акустики. Материалы: Ж/б, армоцемент, металл, дерево.

1. Гладкие

2. Ребристые

3. Ребристо-кольцевые

4. Волнистые (между ребрами – прогоны)

5. Сетчатые (система стержней вписанных в сферическую поверхность)

6. Геодезический (3, 6, 8 – угольники. Элементы из алюминия, плоские, монтаж без лесов)

7 . Складчатые

22. Гибкие оболочки. Схемы, принцип работы.

Преимущества:

• В висячих конструкциях эффективно ис­пользуется работа высокопрочных (стальных) тросов или листов на растяжение.

• Благодаря этому все элементы покрытия могут иметь предельно малые сечения.

• Висячие системы позволяют устраивать покрытия над здания­ми разнообразной формы в плане.

• Стрела прогиба висячих конструкций составляет 1/15—1/25 пролета (у пологих выпуклых покрытий - стрела подъема - 1/5—1/8 пролета), что поз­воляет значительно уменьшить строительный объем здания.

• Вогнутая внутрь поверхность висячих кон­струкций способствует рассеиванию звуковой энергии в зале.

• Возможность возведения большепролет­ных покрытий без лесов и подмостей. Систе­ма тросов, перекинутых с опоры на опору, служит основанием для устройства огражда­ющей конструкции покрытия.

Рис. Схема висячего покрытия с оттяжками:

1 висячее покрытие; 2 - опорные железобетонные балки; 3 - наклонная оттяжка; 4 - тарельчатый анкер; 8 - стойки; 6 - вертикальная оттяжка; 7 - железобетонная распорка; 8 - анкерная балка; 9 – фундамент.

Висячие конструкции пере­дают на опоры не только вертикальные, но и горизонтальные усилия, направленные внутрь сооружения. Для их восприятия необ­ходимо устройство мощного жесткого опор­ного контура или оттяжек, надеж­но заанкеренных в грунте. Это требует выпол­нения трудоемких неиндустриальных работ и дополнительных затрат материалов.

В вися­чих покрытиях необходимо исключить:

• воз­можность вывертывания конструкции (особенно при легк. и гибких констр. покрытия) в об­ратную сторону под воздействием отсоса, возникающего при ветровых нагрузках (0,6 - 0,8 от ветрового напора),

• вибрации и явлений резонанса,

• местного провисания при неравномерных нагрузках.

Предупреж­дение этих явлений также вызывает необхо­димость в дополнительных затратах материала и увеличивает трудоемкость работ

Опорные контуры висячих покрытий мо­гут быть двух видов: незамкнутые и замкну­тые (плоские прост­ранственные).

А. Незамкнутый опорный контур характе­рен для висячих покрытий прямоугольных зданий с опорами в виде колонн, располо­женных по двум противоположным сторонам. Этот вид покрытий носит название «палаточ­ный».

Б. Замкнутый опорный контур может иметь круглую, эллиптическую и овальную форму с устройством опорного кольца по всему периметру здания. В зависимости от формы и статической работы висячие конструкции разделяются на плоские и пространственные.

Для покрытий зальных помещений обще­ственных зданий с пролетами 50 - 100 м и более целесообразно применение висячих конструкций. В них основными несущими элементами служат стальные тросы, сети из тросов, а также тонкие мембраны из листовой стали или алюминия. Эти несущие элементы, закрепленные по концам на опорах, провисают, образуя линию гибкой нити, и работают на растяжение.

В плоских - для обеспечения пространственной устой­чивости висячих покрытий приме­няются тяжелые ограждения из железо­бетонных панелей, после укладки которых на тросы, покрытию дают монтажную пригрузку, вызывающую натяжение тросов, и в таком со­стоянии замоноличивают швы между панелями вместе с тросами. Затем пригрузку снимают. Образуется вогнутая предварительно-напря­женная железобетонная оболочка цилиндриче­ского очертания. Для отвода атмосферных вод средним тросам придают меньшую стрелу прогиба и постепенно увели­чивают ee к торцевым краям покрытия, обеспечивая уклон в 1,5-2,5%. По панелям укладываются пароизоляция, слой утеплите­ля и затем гидроизоляционный ковер.

В покрытиях над прямоугольными заль­ными помещениями находят применение двухпоясные тросовые фермы, со­стоящие из верхнего и нижнего поясов и ре­шетки в виде диагональных растяжек.

Восприятие горизонтальных усилий в ви­сячих покрытиях с незамкнутым контуром осуществляется:

• с помощью проч­но заанкеренных в грунте оттяжек,

• рам с наклонными стойками,

• распорных балок или ферм.

Устройство оттяжек и их заанкеривание вызывают значительное увеличение расхода материалов и трудоемко­сти, особенно в слабых грунтах. Опорные рамы с наклонными стойками, как правило, осуществляются в монолитном железобетоне, что весьма трудоемко. Поэтому висячие сис­темы с незамкнутым опорным контуром при­меняются при благоприятных грунтах (плотных, скальных породах), а также при использовании на­клонных рам в качестве несущих конструк­ций зрительских трибун.

Наиболее эффективно применение прост­ранственных висячих систем покрытий заль­ных помещений (замкнутый опорный кон­тур). Он воспринимает горизонтальные уси­лия. Наиболее целесообразна круглая форма, обеспечивающая при рав­номерной нагрузке равномерное распределе­ние усилий от покрытия и безмоментную работу самой контурной балки.

Мембраны. Висячие покрытия с замкнутым контуром, выполняемые из листового металла (сталь, алюминиевые сплавы), носят название мембран. В мембранных покрытиях листы закрепляются в контурном и внутреннем опорных кольцах или только во внешнем контуре. В этом виде покрытий:

• совмещаются несущие и ограждающие функции,

• обеспечивается равномерное распределение усилий в мембране,

• эффективное использование работы материала,

• легкость транспортировки (доставка листов в рулонах),

• относительная простота монтажа покрытия.

Применение мембран целесообразно при значительных пролетах (100 - 200 м и б.).

Мембранные покрытия отличаются легкостью (30—40 кгс/см²). Поэтому для стабилизации их формы и обеспечения устойчивости:

• применяются системы напрягающих тросов и оттяжек, закрепленных во внешних стойках и в промежуточном кольце;

• устраивается пригрузка центрального кольца аэрационным фонарем и технологическим оборудованием.

Поверхность мембран может быть конической или сферической. Как показали исследования, применение конических мембран целесообразно при пролетах до 60 м, а сферических – при больших пролетах. Полосы стальных листов толщиной (в зависимости от величины пролетов) 2-8 мм соединяются между собой на заклепках, высокопрочных болтах или сваркой.