9.Пространственные конструкции покрытия большепролетных зданий зального типа с жёсткими оболочками. Сборно-монолитные тонкостенные оболочки. Принципы их статической работы.

Для покрытий залов применяют плоскостные и пространственные железобетонные, металлические и деревянные несущие конструкции. Среди плоскостных наиболее широко распространены настилы, балки, фермы, арки и рамы, среди пространственных — перекрестно-стержневые системы типа «структура», тонкостенные жесткие оболочки и висячие системы.Статическое преимущество пространственных систем — работа их основных элементов на осевые усилия, что определяет большую экономию материалов. В то же время пространственная форма таких конструкций усложняет и удорожает их изготовление и монтаж. В связи с этим общий экономический баланс оказывается в пользу пространственных конструкций при пролетах в 30 м с дальнейшим увеличением их экономичности при возрастании пролета.

Тонкостенными пространственными конструкциями называют такие конструкции, пространственная форма которых обеспечивает их жесткость и устойчивость, что позволяет их толщину доводить до минимальных размеров. К ним относят оболочки и складки. Оболочками называются геометрические тела, ограниченные криволинейными поверхностями, расстояния между которыми малы по сравнению с другими их размерами. Складки в отличие от оболочек состоят из плоских тонкостенных плит, жестко соединенных между собой под некоторым углом.

а

б

Оболочки – тонкостенные жесткие конструкции с криволинейной поверхностью. Тощина оболочки значительно мало по сравнению с другими элементами. Тонкостенность конструкции исключает возможность работы на поперечный изгиб, но обеспечивает ее работу на осевые усилия.

Тонкостенными пространственными конструкциями называют такие конструкции, пространственная форма которых обеспечивает их жесткость и устойчивость, что позволяет их толщину доводить до минимальных размеров. К ним относят оболочки и складки. Оболочками называются геометрические тела, ограниченные криволинейными поверхностями, расстояния между которыми малы по сравнению с другими их размерами. Складки в отличие от оболочек состоят из плоских тонкостенных плит, жестко соединенных между собой под некоторым углом.

Геометрические и статические свойства зависят от кривизны и неприрывности. Знак кривизны зависит от расположения центров радиуса кривизны по отношению к поверхности. При расположении по одну ее сторону, К имеет положительное значение.По обе стороны – отрицательное.

Оболочки являются пространственными конструкциями как по форме, так и по статической работе.Их большая несущая способность определяется другим типом конструкции, который повышает несущую способность по сравнению с плоскими оболочками и конструкциями.

Конструкции жестких оболочек чрезвычайно разнообразны. За основу классификации этих конструкций приняты особенности их статической работы: безраспорной или распорной. К безраспорным относятся оболочки нулевой гауссовой кривизны и складки, к распорным – своды, купола, пологие оболочки положительной и отрицательной кривизны, комбинированные системы из элементарных оболочек с различной формой поверхности.

Покрытия длинными цилиндрическими оболочками проектируют одно- и многоволновыми, одно- и многопролетными, сборными и монолитными.

Температурно-деформационные швы в многоволновых многопролетных покрытиях устраивают по длине покрытия на парных колоннах между парными диафрагмами жесткости, по ширине покрытия между парными бортовыми элементами.Форму покрытия часто выявляют на фасаде здания, консолируя часть оболочки за грань наружных стен.

Неизменяемость формы складчатой конструкции обеспечивают плоские поперечные стенки – диафрагмы, затяжки, Г- и Т-образные рамные элементы, разнообразные поддерживающие конструкции. Выбор формы эле­ментов жесткости в общественных зда­ниях осуществляют с учетом архитектурных требований. Применяют покрытия с параллельными веерными или встречными складками: параллельные и встречные складки – в покрытиях прямоугольных залов, веерные – трапецеидальных.

Геометрическая форма волнистого свода способствует естественной орга­низации наружного водоотвода. Однако при сборной конструкции свода опорный элемент может создавать преграду водостоку. Во избежание застоя воды и протечек по стыку свода с опорным элементом устраивают забутовку между волнами.

в покрытиях пролетом до 80 м. Их выполняют монолитными и сборно-монолитными из сопряженных сегментов оболочек-волн одинарной или двоякой кривизны (консоидальных, синусоидальных, параболоидных) или складчатых оболочек выпуклой или вогнутой формы.

При большем, чем в гладких куполах, расходе материалов, волнистая (складчатая) конструкция обладает рядом преимуществ: благодаря открытым наружным торцам волн обеспечивается полноценное верхнебоковое естественное освещение внутренних пространств и устройство входов, а выразительная объемная форма конструкции обогащает композицию фасадов и интерьера здания. Торцы волн-оболочек могут выходить за пределы опорного кольца, иметь вертикальную или наклонную плоскость среза. Консольный вынос волны часто используют в качестве стационарного солнцезащитного устройства.

Сомкнутые и крестовые своды из фрагментов (лотков, распалубок) ци­линдрических железобетонных оболочек применяют в покрытиях проле­том 60 – 80 м со стрелой подъема 1/6-1/8 пролета. С увеличением числа лотков форма сомкнутого свода приб­лижается к купольной. Распор сомкну­того свода по ребрам (гуртам) между лотками передают на горизонтальный опорный контур или затяжки.

Естественное верхнее освещение покрытий залов с покрытиями кресто­выми и сомкнутыми сводами обеспе­чивают фонари, установленные в вершине свода (при контакте элементарных оболочек) или светопрозрачные линейные конструкции.