Пространственные покрытия промышленных зданий

Более рациональными являются пространственные покрытия, в которых совмещены несущие и ограждающие функции, благодаря чему снижен расход материалов. Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов (ферм и панелей), монолитно связанных между собой и работающих как единое целое, или в виде оболочек одинарной или двоякой кривизны. Материалами для них служат сталь и железобетон (монолитный, сборный и сборно-монолитный). Больше распространены сборно-монолитные железобетонные конструкции; деревянные пространственные системы применяют редко. В оболочках под действием равномерно распределенной нагрузки возникают взаимно уравновешивающиеся нормальные и поперечные усилия, а изгибающие моменты отсутствуют. Такое уравновешенное состояние оболочек, обеспечиваемое соответствующей кривизной, можно сравнивать с состоянием натянутой мембраны. Оболочки даже при больших пролетах имеют небольшую толщину (от 30 до 100 мм), так как бетон в них работает в основном на сжатие.

Применяется несколько типов оболочек. Простейшими из них являются цилиндрические оболочки, подразделяемые на короткие и длинные. Оболочка считается короткой при соотношении ширины (длины волны) к пролету (расстоянию между торцовыми диафрагмами) до 1: 1,5 и длинной—при большем соотношении. Несущая способность цилиндрических оболочек увеличивается при устройстве бортовых элементов. Оболочку с диафрагмой и бортовыми элементами можно опирать на четыре точки; отсутствие диафрагм превращает оболочку в свод, опираемый по продольным сторонам. В своде возникает распор, воспринимаемый фундаментами, затяжками или контрфорсами. Здания можно перекрывать несколькими оболочками или сводами, имеющими общие бортовые элементы. Широко применяют купольные оболочки, которые в зависимости от формы образующей кривой разделяют на сферические, параболические, эллиптические и стрельчатые. При срезке поверхности вращения четырьмя вертикальными плоскостями получается парусный купол. Основанием куполов может быть окружность и реже квадрат. Купола передают на опоры вертикальные нагрузки и распор. Пространственные покрытия из купольных оболочек: а – размером в плане 18х24, 18х30;

1 – средние плиты;

2 – контурные плиты;

3 – доборные плиты;

4 – контурные фермы-диафрагмы.