Тема 11 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ Особенность

Тема 11 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ

Особенность • совмещают в себе несущие и ограждающие функции Преимущества • экономичнее плоскостных по расходу материала • способны перекрывать значительные площади без промежуточных опор Пространственные конструкции тентовые железобетонные висячие структуры пневматические тонкостенные § являются распорными конструкциями § их несущая способность обеспечивается геометрической формой

своды оболочки складки шатры Своды § Начиная с древнеримских времен в строительстве использовались пространственные покрытия – своды и купола § С внедрением в строительство железобетона они превратились в тонкостенные конструкции. Современные своды – это тонкостенные конструкции цилиндрической или стрельчатой формы. Имеют в поперечном направлении ребра, волнистый или складчатый профиль. В продольном направлении имеются часто расположенные опоры. Распор воспринимается фундаментами, затяжками и контрфорсами.

Современные Крестовый Парусный

Традиционные 1 цилиндрический; 2 крестовый; 3 сомкнутый; 4 зеркальный; 5 – купольный (парусный).

Общий вид покрытия Ребристый свод Затяжка Волнистый свод Крестовый свод Сомкнутый свод на треугольном плане Торсидальный волнистый свод Контрфорс Кружально сетчатый свод Затяжка Складчатый свод

§ Оболочка по внешнему виду напоминают свод. § В отличие от свода, может иметь лишь 4 опоры и работает не только на сжатие, но и на растяжение и изгиб. Схемы сборных цилиндрических оболочек а — длинной; б — короткой; 1 — плита оболочки; 2 — бортовой элемент; 3 — диафрагма

Схемы оболочек: а — длинные цилиндрические; б — складки; в — короткие цилиндрические; г — купол; д — оболоч ки двоякой положительной кривизны; е, ж — оболоч ки двоякой отрицатель ной кривизны; и — коноидальные; к — многовол новый свод;

Цилиндрические Монолитная оболочка Сборно-монолитная оболочка Плиты цилиндрической кривизны Бортовой элемент Торцевые диафрагмы жесткости Бортовой элемент Усиленное ребро торцевой плиты Затяжка торцевой диафрагмы

Цилиндрические § Монолитная § Сборная Плита оболочки Шпонки Диафрагма Бортовой элемент Сборные ребристые плиты § Конические

Цилиндрические § По продольным краям оболочки расположены бортовые элементы (воспринимают растягивающие усилия) § Устойчивость оболочки обеспечивают торцовые диафрагмы § В длинных оболочках – пролет ≥ полутора длины волны оболочки, в коротких – пролет ≤ длины волны Короткие цилиндрические оболочки: а панели оболочки, б монтаж оболочек; 1 колонны, 2 панель оболочка, 3 подстропильная ферма, 4 блок оболочки из ребристых плит, 5 контурная ферма, 6 стропильная балка, 7 блок оболочки с временной затяжкой

Длинные цилиндрические оболочки: а оболочки с бортовыми элементами в виде сборных балок; б то же, с борто выми элементами, являющимися частью плит; в то же, с продольной разрезкой на плиты; 1 элементы диафрагм; 2 плиты; 3 бортовые элементы

Разновидности цилиндрических оболочек: а длинная; б короткая; в сложной формы; г конусная Комбинированные оболочки: а здание аэропорта в Нью Йорке; б здание театра в Сиднее

Двояковыпуклые (Двоякой положительной кривизны) Парусные имеют в плане форму близкую к квадрату Купольные оболочки, применяемые для покрытий круглых в плане помещений. В состав покрытия входят опорные кольца

Двояковыпуклые Плита оболочки Парусная оболочка Контурный элемент Разновидности контура Из раскосных ферм Из безраскосных ферм Из арок с затяжками Из криволинейных арок

Двояковыпуклые Парусная оболочка

Гладкие Фонарь Купола Волнистые Из элементов отрицательной кривизны Опорное кольцо Ребристый Складчатый Из элементов положительной кривизны Ребристо кольцевой Сетчатый Волнистый Геодезический

А - Типы куполов 1 Купол 2 Парусный купол 3 Купол на барабане 4 Вспарушенный купол 5 Восьмигранный купол 6 Зонтичный купол В - Опоры 7 Подпружные арки 8 Консольная кладка 9 Паруса С - Элементы 10 Фонарь 11 Купол 12 Барабан 13 Парус D - Особые детали 14 Окулюс 15 Кессон 16 Аттиковый ярус

Театр в Сиднее

Олимпийский стадион в Канаде

Спортивная арена в Риме

Примеры компоновок зданий, перекрытых оболочками: а, б встроенные, пристроенные; в, г сблокированные; д з отдельно стоящие

Концертный зал У. Диснея

Здания аэровокзалов Со статически уравновешенными формами С динамиче скими формами

Гипары (Гиперболические параболойды) § Имеют «седловидную» поверхность (поверхность двоякой кривизны с противоположными знаками). § Более широкие архитектурные возможности; меньший объем, занимаемый оболочкой по отношению к перекрываемой площади.

Гипары а ряд парабол, подвешенных между вертикальными параболами; б вырезка из поверхности гипара, ограниченная четырьмя прямыми; в вырезка из середины гипара, как покрытие отдельного здания; г е комбинации из квадратных секций гипара; ж комбинация из 8 вы резок гипара

Гипары

гладкие ребристые сетчатые волнистые § Гладкие: выполняются монолитными § Сетчатые: состоят только из ребер или стержней, промежутки между которыми заполняются ненесущим материалом (стеклопластиком, пленкой) § Для покрытий залов с различной формой плана получить индивидуальную выразительную форму позволяют комбинированные оболочки § Для покрытий круглых в плане помещений наряду с гладкими применяются складчатые и волнистые купола Преимущества волнистого купола: благодаря открытым торцам волн обеспечивается естественное освещение внутренних пространств, выразительная форма. Арх. Р. Саржер , рынок в Руайане

а складка пилообразная, б трапециевидного профиля, в из треугольных плоскостей, г шатер с плоским верхом, д складка сложного профиля, е многогранный складчатый свод, ж складка капитель, и четырехгранный шатер, к многогранный шатер, л складчатый купол, м складка призматического типа, и стяжка с затяжками

Пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами § На торцах предусматриваются диафрагмы жесткости в виде глухих стенок или треугольных ферм Усложненная треугольная складка Трапециевидная и треугольная складки

§ Используется металл, который работает на растяжение (наиболее благоприятный для него вид нагрузки). Поэтому висячими конструкциями можно перекрывать громадные площади (до 200 м и более) при наименьшем расходе материала. § Широкое внедрение в строительство со второй половины 20 в. Висячие конструкции Вантовые *Ванты стальные тросы Мембраны

§ При натяжении тросы провисают образуют изогнутые книзу поверхности § Тросы закрепляются на опорном контуре, который закрепляется на колоннах с заанкеренными в грунт оттяжками (воспринимают распор) § При замкнутом контуре распор передается на опорный контур. На подвешенные ванты укладываются железобетонные кровельные плиты. Параллельно-вантовые § ряд параллельно подвешиваемых тросов Для обеспечения геометрической неизменяемости висячей системы иногда применяют стабилизирующие тросы

Вантовые сетки Вантовые фермы Пояса несущий стабилизирующий (изогнутый книзу) (изогнутый кверху) § § Опорный контур криволинейного очертания Седловидная форма покрытия Радиально-вантовые § Применяются для круглых или овальных в плане покрытий § Распор от вант воспринимается железобетонным (работает на сжатие) наружным опорным кольцом § Ванты объединяются центральным (работает на растяжение) стальным кольцом § Двухпоясные имеют несущие и стабилизирующие тросы Несущий трос может находиться под стабилизирующим

Радиально-вантовые

1 – ванты 2 – плиты 3 – опорный контур 4 – колонны 5 – диафрагмы 6 – оттяжки а, б — висячие покрытия на круглом плане; в — висячие покрытия на прямоугольном плане

а седловидное по аркам, б то же, с опиранием на изогнутый контур, в гиперболический параболоид (гипар) с жестким контуром, г то же, с контуром в виде троса подбора, д то же, по вертикальным аркам, с покрытие с опиранием на жесткий опорный диск или объем и наклонную арку, ж тентовое покрытие с опиранием на жесткий диск и устойчивую стенку, и то же, с опиранием на несущие и стабилизирующие тросы, к покрытие, опертое по продольной оси на два главных троса пролетом 126 м 1 несущие тросы, 2 предварительно напряженные стабилизирующие тросы, 3 жесткий опорный контур, 4 оттяжки, 5 стойки оттяжки, 6 опорные мачты, 7 трос подбор, 8 опорные арки, 9 опорный объем, 10 – тент, 11 устойчивая стена, 12 опорный узел, 13 железобетонные балки рас порки, 14 главные тросы, поддерживающие сетчатое покрытие

Кинотеатр в Ереване Выразительная форма образована двумя линзообразными объемами, верхняя поверхность которых образована провисом покрытий, нижняя – требованием подъема зрительских мест

Филармония в Берлине

Спорткомплекс Йо-Йоги в Токио. Арх. Кензо Танге

Дворец спорта «Юбилейный» в Санкт-Петербурге

Универсальный спортивный зал Динамо в Москве

Универсальный спортивный зал в Измайлове. Москва

Висячие оболочки Железобетонное опорное кольцо § Состоят из свободно провисающих стальных листов § Имеют замкнутый опорный контур § Несущей основой являются не тросы, а металлические листы § Имеются стабилизирующие тросы § Являются одним из наиболее перспективных видов висячих покрытий § Можно перекрыть пролет 200 м и более при толщине листа 2 мм Радиальные вантовые фермы Промежуточное стальное кольцо Кольцевые ребра Центральное стальное кольцо Ленты мембраны Переплетенные ленты мембраны Ленты мембраны Стабилизирующие ванты Контурные железобетонные арки

Спортивно-концертный комплекс в Санкт-Петербурге (диаметр: 160 м)

Олимпийский дворец спорта в Москве (эллипс: 224 х183 м)

системы перекрещивающихся балок или ферм с параллельными поясами (сквозные плиты) Перекрестно-ребристые § конструкции, в которых применяются балки (железобетонные или деревянные) П. Л. Нерви. Ангар в Орбетелло. 1938. Перекрестно-стержневые § § состоят из стальных перекрестных ферм Могут иметь не только прямолинейное, но и криволинейное очертание: решетчатые своды и купола

Схемы перекрестностержневых конструкций: а, б из вертикальных перекрестных ферм с расположением в двух направлени ях; в, г то же, при расположении в трех направлениях; д, е из наклонно по ставленных перекрестных ферм с квадратным основанием; ж то же, с треуголь ным основанием; з то же с шестиугольным основанием

Схемы покрытий Покрытия большого пролета Павильонные покрытия Конструкция покрытия 36 х36 Неразрезная конструкция покрытия Типы сеток Применение перекрестно-стержневых конструкций Конструкция теплицы Покрытия с треугольной сеткой Конструкция выставочного павильона Рамная конструкция спортивного зала

Решетчатые купола - «Геодезические» купола Фуллера Б. Фуллер (1895 1983), американский архитектор и инженер. Разработал легкие и прочные «геодезические купола» .

Решетчатые купола - «Геодезические» купола Фуллера Геодезический купол – это самый легкий каркас для современных мобильных сооружений: павильоны для розничной торговли, летние кафе, укрытия для бассейнов, солярии, зимние сады, складские помещения, спортивные комплексы, жилые дома, выставочные павильоны, временные укрытия для мероприятий и праздников.

Решетчатые купола - «Геодезические» купола Фуллера

Пневматические конструкции баллоны из воздухонепроницаемых тканей или пленок с поддерживаемым давлением воздуха внутри них. Применение § Для временных сооружений, требующих быстрого монтажа и демонтажа. (зданий складов, резервуаров для хранения газов, при возведении выставочных павильонов)

Воздухоопорные Цилиндрические или сферические гибкие оболочки, напол ненные воздухом. Оболочки выполняются из пленок или технических тканей Пневмокаркасные Несущей конструкцией служат заполненные воздухом трубы, образующие каркас Тентовопневматические По пневмокаркасу натягивается воздухонепроницаемая ткань

Соединение в конструкции принципов мембраны и воздухоопорной оболочки позволяет получить «линзу» , в которой нижняя оболочка работает как растянутая поверхность, а верхняя часть служит стабилизатором

1 воздухонепроницаемая оболочка, 2 окно иллюминатор из оргстекла, 3 анкеры штопоры для крепления к грунту, 4 шлюз, 5 «тяж простежка» , 6 стальной опор ный пояс линзы, 7 растяжка для придания устойчивости а, б воздухоопорные, в пневматическая линза, г фрагмент стеганой конструкции, д, е каркасные пневматические сводчатые покрытия, ж пневмати ческий арочный купол

а — цилиндрические; б — куполообразные; 1 — основное помещение 2 — мон тажный шов 3 — шлюз 4 — ворота 1. Воздухоопорные (проект склада, арх. Ф. Отто) 2. Пневмокаркасные

§ Состоят из равномерно натянутой ткани или синтетической пленки § Поверхность полотнища в натянутом состоянии должна иметь двоякую кривизну с разными знаками § Простейший тип – палатка. § С 40 х гг. 20 в. Их стали применять при строительстве крупных зданий § Основная область использования – временные сооружения больших пролетов Проект большепролетного тентового покрытия грузового порта в Бремене Перспективный разрез Фрагмент плана покрытия

а — палаточные; б — развертывающиеся; в — складчатые; г — вантово стоечные

Олимпийский стадион в Мюнхене разрез и план: 1 рабочий трос; 2 трос подпор; 3 стойка

Олимпийский стадион в Мюнхене

Спортивный комплекс