Классификация пространственных конструкций. Классификация инженерных сооружений. Преимущества и недостатки пространственных конструкций по сравнению с плоскими конструкциями
При строительстве гражданских и промышленных зданий в последние десятилетия широко применяются ж/б тонкостенные пространственные покрытия. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с покрытиями из плоских конструкций.
благодаря пространственной работе под нагрузкой ими можно перекрывать здания с сеткой колонн 36х36 м и более. Покрытие из плоскостных конструкций даже при сетке колонн 24х12 м нерациональны из-за большой высоты, массы, стоимости;
сочетают в себе сразу две функции ограждающую и несущую.
Из-за того, что оболочка может быть запроектирована по безмоментной теории расчета толщина оболочки получается очень маленькой, следовательно небольшой расход материала и снижение стоимости конструкций
На изготовление пространственных покрытий расходуется на 25-40% меньше материалов;
Меньше собственная масса покрытия;
Сочетание несущих и ограждающих функций;
Архитектурная выразительность, возможность создания криволинейных архитектурных форм.
Основным недостатком является трудоемкость возведения.
Пространственные покрытия представляют системы, образуемые из тонкостенных оболочек и контурных конструкций. Оболочкам придают очертания криволинейных поверхностей или многогранников.
Тонкостенные пространственные покрытия применяют и использованием в них: цилиндрических оболочек и призматических складок; оболочек вращения с вертикальной осью; оболочек двоякой положительной и отрицательной гауссовой кривизны, преимущественно прямоугольных в плане; составных оболочек, образованных из нескольких элементов, по форме пересекающихся криволинейных поверхностей.
Особое место занимают волнистые своды, т.е. многоволновые или многоскладчатые покрытия в виде вводов с малыми размерами волны по сравнению с длиной пролета, а также висячие покрытия (на вантах), весьма разнообразные по форме в пространстве и в плане.
В практике находят применение многие другие разновидности тонкостенных пространственных покрытий.
Тонкостенные пространственные покрытия особенно целесообразны при строительстве производственных и гражданских зданий в условиях, когда требуется перекрывать помещения больших размеров без промежуточных опор.
В пространственных покрытиях благодаря работе конструкции в обоих направлениях в плане достигаются лучшее использование материалов, его существенная экономия, значительное уменьшение собственного веса в сравнении с покрытиями из плоских элементов.
Поверхности двоякой кривизны могут быть образованы способом вращения некоторой плоской кривой вокруг оси, находящейся вместе с ней в одной плоскости, или способом переноса, т.е. поступательным перемещением плоской образующей по параллельным направляющим. Поверхность двоякой кривизны может быть получена также перемещением плоской кривой по двум непараллельным непересекающимся направляющим.
Для
покрытий чаще всего применяют пологие
оболочки с подъемом поверхности не
более
доли любого размера основания.
Криволинейная поверхность положительной гауссовой кривизны характеризуется тем, что центры кривизн дуг всех нормальных сечений, проведенных через каждую точку, лежат по одну сторону поверхности. Если эти центры расположены с обеих сторон, то такая поверхность называется поверхностью отрицательной гауссовой кривизны.
В состав промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства обычно включают специальные инженерные сооружения, предназначенные для установки технологического оборудования, для хранения и транспортировки различных видов сырья и воды, промышленной продукции и отходов производства, для снабжения объектов электроэнергией, для обеспечения движения транспорта.
Инженерные сооружения классифицируются:
- оболочки – трубопроводы, тоннели, резервуары, газгольдеры, каналы;
- башенного типа – радио и теле башни, дымовые трубы, водонапорные башни, градирни, парашютные вышки;
- бункеры;
- силосы;
- мосты;
- гидротехнические сооружения – плотины, шлюзы.
Резервуары классифицируются по виду хранимого продукта (для нефти и нефтепродуктов, воды, продуктов химической продукции), по форме в плане (круглые, прямоугольные), по вертикальной привязке их днища к уровню площадки застройки (подземные, полузаглубленные и наземные), по конструктивным особенностям (из сборного, монолитного, сборно-монолитного ж/б или металла), по длительности хранения продукта.
Назначение водонапорных башен – регулировать напор воды водонапорной сети при отсутствии насосных станций, обеспечивать водопотребление, предохранять систему от гидравлических ударов. Главная составная часть каждой башни ж/б или металлической резервуар, кроме того опора (ствол) и фундамент.
К бункерам относятся емкостные сооружения для хранения сухих сыпучи материалов. В конструктивном отношении бункера представляют собой пространственные конструкции прямоугольной или квадратной в плане.
Внизу призматического бункера находится воронка пирамидальной формы, а внизу цилиндрического – воронка конической формы.
Силосами называют саморазгружающие емкости для хранения сыпучих материалов. По форме силосы могут быть цилиндрическими или призматическими с четырьмя, шестью и восьмью гранями.
Подпорные стены служат для удержания в требуемом положении грунта или других сыпучих материалов при отсутствии естественных откосов. Ими ограждают отдельные заглубленные или приподнятые участки емкостных сооружений.
Подпорные стены разделяют на две основные группы: массивные и облегченные (тонкие). Массивные стены возводят из бетона, бутобетона или каменной кладки. Устойчивость массивных стен обеспечивается большой собственной массой. Устойчивость облегченных стен против опрокидывания обеспечивается их формой.
Каналами называют непроходные или полупроходные сооружения с высотой в свету до 1,5 м, предназначенные для прокладки наружных и внутренних инженерных сетей. Каналы могут быть одно-, двух- и многосекционными. Тоннели устраивают проходными с внутренней высотой не менее 1,8 м. их используют в пешеходных целях и для транспортировки грузов.
Каналы незначительной протяженности выполняют из монолитного бетона или кирпичной кладки, а большей протяженности – из унифицированных сборных ж/б лотков номинальной длиной 3 м, шириной 0,3-2,4 м и высотой 0,3-1,5 м и плит покрытия и днища.