Пространственные покрытия

Пространственные покрытия от плоскостных отличаются тем, что тонкая плита оболочки работает преимущественно на сжатие, а растягивающие усилия рационально сосредоточены в контурных элементах, причем все эти элементы работают в разных плоскостях. Основными видами пространственных покрытий являются оболочки, складки и висячие и пневматические шатры.

Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Первые представляют собой цилиндрические или конические поверхности. Оболочки двоякой кривизны могут быть либо оболочками вращения с криволинейной образующей (купол, гиперболический параболоид, эллипсоид вращения и др.).

По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые и сетчатые (рис.7.6). Они могут быть выполнены как монолитными, так и сборными. В сборных конструкциях помимо железобетона используются асбестоцемент, металл и пластик. Ребристыми являются оболочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами. Сетчатые оболочки состоят только из ребер или из стержней, промежутки между которыми заполняются ненесущим материалом (стеклопластиком, пленкой и др.). Гладкие железобетонные оболочки делают всегда монолитными. При изготовлении монолитных оболочек наиболее сложным является подготовка криволинейной опалубки и устройство лесов, что сопряжено со значительным расходом материалов и большими трудозатратами. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м, а иногда и более.

Складки и шатры – это пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами (рис.7.7). 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 1/200 пролета, высота – 1/20, а ширина грани – 1/5 пролета. Их применяют для зданий пролетом до 40 м.

Рис.7.7 – Складки и шатры:

а – складка пилообразная; б – то же, трапециевидного профиля; в – то же, из однотипных треугольных плоскостей; г – шатер на прямоугольном основании с плоским верхом; д – складка сложного профиля; е – многогранный складчатый свод; ж – складка-капитель;

и – четырехгранный шатер; л – складчатый купол; м – сборная складка призматического типа; н – сборная стяжка с затяжками

Висячие покрытия отличаются наиболее экономичным расходом металла, который работает только на растяжение (рис.7.8). Расход стали на висячее покрытие пролетом 70-80 м составляет примерно 10-15 кг/м², тогда как применение металлических ферм или рам для перекрытия такого пролета потребовало бы расхода металла 80-120 кг/м².

Пневматические покрытия (рис.7.9) позволяют перекрывать пролеты до 30 м. Бывают они трех основных видов: воздухоопорные оболочки, пневматические каркасы и пневматические линзы. Их используют для устройства летних театров и других зрелищных сооружений временного и передвижного характера.

Рис.7.8 – Висячие предварительно напряженные покрытия облегченного типа:

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-подпора; д – то же, по вертикальным аркам; е – 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-распорки; 14 – главные тросы, поддерживающие сетчатое покрытие

Контрольные вопросы

1. Какие виды покрытий и основные требования, предъявляемые к ним?

2. Устройство чердачных покрытий из деревянных конструкций.

3. Совмещенные покрытия. Их основные виды.

4. Устройство водоотвода с чердачных и совмещенных крыш.

5. Классификация пространственных покрытий и особенности их устройства.