6.2 Пространственные конструкции.

Для перекрытия больших проёмом наиболее целесообразно пространственные конструкции, которые превосходят плосколинейные. Пространственные конструкции выполняются в металле, ж/б и дереве.

Фермы – обычное техническое решение плоского покрытия заключается в основном в металлических, деревянных или железобетонных стропильных балок или ферм. На расстоянии 6 метров друг от друга с покрытием в виде железобетонного… . Фермы могут иметь прямоугольную форму, трапециевидную, сегментную в зависимости от архитектурного замысла. Фермы применяются не только в покрытиях, но и в межэтажных перекрытиях, для образования больших помещений в промежуточных этажах.

Складки. Наиболее простые пространственные конструкции (пространственные балки). Составленные из отдельных плоских элементов.

Цилиндрические оболочки.

Могут применяться при пролётах до 24 м при ширине оболочки 6-12 м и высоте 2-3 м (рис.82, 85-88, 93). Иногда цилиндрическим оболочкам придают несимметричное сечение, например, при устройстве пилообразных покрытий больших пролётов (рис.91). По торцам оболочки устраивают жёсткие диафрагмы. Для фиксирования её формы, а в крайних оболочках боковые рёбра жёсткости.

Сетчатые цилиндрические оболочки обладают большой архитектурной выразительностью и позволяют получать большие пролёты (рис.84).

Волнистый (бочарный) свод – образуется путём придания цилиндрической оболочки криволинейной прочной формы. С подъёмом 1/10-1/8 пролёта, что позволяет перекрывать пролёт до 96 м.

Такие большие покрытия применяются для стадионов, выставочных залов, например, выставочный зал в Турине (рис.83), построенный Нерви.

Пологие оболочки – представляют собой часть купола, срезанного по четырём сторонам вертикальными плоскостями (рис.89, 90). Обычно пологая оболочка является поверхностью переноса, т.е. поверхностью образованной кривой линией, передвигающейся параллельно по кривым направляющим.

Оболочка может опираться на колонны или на колонны и стены по периметру (пролёты до 100 м).

Крестовые своды – были известны ещё др. зодчими, сейчас переживают второе рождение в новых материалах. Они представляют собой «отродки»(?) цилиндрических оболочек или волнистых сводов, перекрещивающихся друг с другом и опирающихся на мощные диагональные арки. Чаще всего по торцам оболочки остаются открытыми, что позволяет устанавливать в них крупные витражи, обеспечивающие освещение внутренней площади (рис.81).

Своды обычно опираются на 4 угла с передачей на опоры значительных горизонтальных усилий – распоров. Чем больше стрела подъёма оболочки, тем меньше величина распора, поэтому крестовые своды всегда устраиваются с повышенной крутизной подъёма, имея высоту от ½ до ¼ пролёта (рис.87).

205 Метров при высоте 49,5 м – максимальный размер (ж/б) (Париж).

Купольные покрытия – являются наиболее эффективными с инженерной точки зрения, позволяя с незначительным расходом материалов перекрывать большие пространства.

Современные купольные сооружения из клееной древесины, конструкции куполов могут быть гладкими, ребристыми, ребристо-кольцевыми, звёздчатыми и т.д. (рис.95)

Гладкие монолитные ж/б оболочки – представляют собой большую тонкую плиту сферической формы. В металлических куполах наиболее простой является радиально кольцевого «разреза»(?). Когда радиальные элементы воспринимают радиальное сжимающее себя, а кольцевые – растяжения в перпендикулярном направлении.

Кровля устраивается из трапециевидной панели. Наибольший пролёт 160-220м были применены для покрытий стадионов в США. Наиболее простой тип сборного купола ребристый купол с криволинейными панелями в виде сферических треугольников, от основания до конька. Такая же конструкция применяется при сравнительно небольших пролётах до 24 м, в виду трудности транспортировки сборных элементов длиной более 12 м.

Волнистые купола состоят из оболочек, имеющих сечения в виде выпуклой кривой, в этом случае рёбер не требуется, т.к. панель двоякой кривизны работает как цилиндрическая оболочка. Производной купола является парусный свод (рис.96).

Воронкообразные покрытия – опираются только на центральный столб, образуя оболочку отрицательной двоякой кривизны (рис.98б). Вылет такого покрытия может достигать 18-20 м. Возводятся из монолитного ж/б в виду сложности сборных элементов.

Гиперболические параболоиды – (гипары) наиболее экономичные по расходу материалов по сравнению с другими пространственными конструкциями. Формы гипар могут быть квадратные, прямоугольные, овальные и т.д. (рис.99, 103, 104).

Характерной особенностью всех покрытий типа гипар является передача усилий на 2 нижних опоры оболочки и возможность оставления верхних узлов без опор. Разновидностью гипаров является седловидные покрытия с криволинейным...

Висячие и вантовые покрытия.

Особое значение приобретают в тех случаях, когда основные несущие элементы работают на растяжение. Пролёты висячих мостов значительно превышают 1 км, а в общественных зданиях величина висячих вантовых покрытий не превышает 200 метров. В качестве материала для растянутых элементов применяются тросы из высокопрочных проволок. Висячие покрытия подразделяются на покрытия ложенные(?) и на покрытия подвешенные к несущим тросам (рис.100).

С архитектурной точки зрения представляет интерес висячее покрытие, к которым висяч. тросы подвешены одним концом к пространственной арке, что особенно удобно для покрытия больших арен (рис.101-107).

Пневматические покрытия.

Для сооружений, рассчитанных на срок службы до 25 лет и для временных зданий, для которых строительство капитальных конструкций нецелесообразно. Возникает потребность в лёгких и быстровозводимых конструкциях. Наиболее лёгкими покрытиями, не требующих никаких несущих конструкций являются пневматические, в которых в качестве несущего элемента используется воздух. Различают 2 вида таких конструкций: – воздухоопорные и – пневмокаркасное (см. рис. ниже).

Воздухоопорные конструкции представляют собой цилиндрические или сферические гибкие оболочки, наполненные воздухом под небольшим давлением, порядка 0,01 атм., уравновешивающим внешнюю нагрузку. Наиболее простая конструкция состоит из матерчатого герметизированного купола или свода со сферическими торцами. В нём возможно устройство светопрозрачных участков из органического стекла или полиэтиленовой плёнки. Материя покрытия по краям прижимается к земле и заанкеривается в фундамент или землю. Вход и выход в здание осуществляется через специальные шлюзы, давление воздуха в которых переменно уравновешивается с наружной атмосферой или внутренним пространством, целесообразно применение вращающихся дверей.

Пневмокаркасные конструкции. Они дороже и сложнее, и требуют применение очень прочной ткани, обеспечивающей высокое сопротивление разрыву, а также надёжную герметичность при внутреннем давлении 2-3 атм. В эксплуатации они удобнее воздухоопорных особенно при больших потоках посетителей, т.к. не требуют устройство входных шлюзов.

Соединение в конструкции принципов мембраны и воздухоопорной оболочки позволяет получить Линзовое покрытие (см. рис. ниже). В линзе нижняя часть работает как растянутая поверхность, а верхняя часть поддерживаемая давлением воздуха внутри линзы служит стабилизатором и создаёт склоны воды по краям линзы.

Рассмотренные основные типы покрытий общественных зданий могут бесконечно варьироваться, модифицироваться и сочетаться друг с другом в соответствии с функциональными назначениями помещений и творческим замыслом архитектора.