5. Возведение зданий, перекрытых мембранными металлическими конструкциями

Главным преимуществом этих систем являются совмещение несущей и ограждающей функций и индустриальность изготовления. Утеплитель и гидроизоляцию кровли в них укладывают непосредственно на несущую оболочку, не применяя кровельных плит. Полотнища оболочек изготовляют на заводах и доставляют на строительство в виде рулонов, из которых на месте собирают всю оболочку без применения лесов.

В металлических оболочках благодаря их малой толщине напряжения от изгиба пренебрежимо малы по сравнению с напряжениями от их растяжения и обыч­но не учитываются в работе оболочки. Такие оболочки называют безмоментными, или мембранными. Металлическая мембрана, работающая на растяжение, пред­ставляет собой весьма благоприятную конструктивную форму для использования положительных свойств ме­талла, в частности его высокой несущей способности при работе на растяжение. В практике используются мембраны с цилиндричес­кой и конической поверхностью, различные формы провисающих по­верхностей— сферическая, оболочки вращения, шатровые и седловидные мембраны.

Жесткость мембранных покрытий, работающих в двух направле­ниях и воспринимающих сдвиговые усилия, существен­но выше жесткости тросовых систем аналогичной фор­мы. При постоянной нагрузке по интенсивности, близкой к снеговой, положение поверхности мембраны оказы­вается достаточно устойчивым практически при любом размещении на ней снега, и специальная стабилизиру­ющая конструкция оказывается ненужной. Основной недостаток мембран — большая поверхность тонкого ме­талла, подверженного коррозии, если не принимаются соответствующие меры его защиты. К недостаткам относится и малая огнестойкость тон­ких мембран. Конструкция мембраны обычно состоит из направ­ляющих элементов («постели»), на которые при монта­же укладывают лепестки мембраны, заранее раскроен­ные в соответствии с формой мембраны. Эти лепестки прикрепляют к направляющим. Лепестки мембраны сваривают на заводе, рулонируют и привозят на монтаж в виде готовых рулонов.

Материал - листовая малоуглеродистая или низколегированная сталь толщи­ной 4—6 мм. Чтобы уменьшить опасность коррозии, луч­ше применять атмосферостойкую низколегированную сталь.

Сварка тонких листов мембраны на направляющих в условиях монтажа приводит к появлению в мембране местных выпуклостей — хлопунов. При изменении тем­пературы воздуха в этих местах происходит потеря ме­стной устойчивости листов мембраны, сопровождающая­ся хлопками. Это явление помимо неприятного внеш­него эффекта чревато появлением усталостных явлений в мембране, а потому использование тонкой несущей мембраны в качестве открытой кровли нецелесообразно.

Применение алюминиевых сплавов, имеющих высо­кие коррозионные свойства и прочность, не уступающую прочности стали, позволяет в полной мере использовать преимущества мембранных конструкций, назначая их толщины с учетом полного использования расчетных сопротивлений материала. Однако широкому распро­странению мембранных покрытий из алюминиевых спла­вов препятствуют их высокая стоимость, а также слож­ность сварки тонких алюминиевых листов. Для соединения рулонов, образующих мембрану, на монтаже использовались все три вида соединений: свар­ка, высокопрочные болты и клепка.

В качестве направляющих элементов мембраны ча­ще всего применяют крупноячеистую сетку из полосово­го и профильного металла, которая после выполнения монтажных функций включается в состав мембраны и часто служит для нее элементами жесткости и связей. Помимо прямых функций поддержания лепестков мем­браны во время ее монтажа направляющие формируют поверхность мембраны. Прежде чем начать монтаж мембраны (из отдельных лепестков), монтируют сетку из направляющих и регулируют ее поверхность для придания будущей мембране заданной формы. Регули­рование формы сетки легко осуществляется приданием нужной длины ее элементам с помощью специальных приспособлений в месте присоединения элементов к опорной конструкции. Только после выверки формы по­верхности сетки начинают сборку самой мембраны.

Можно также изготовлять мембрану внизу плоской, а затем соответствующим пригрузом при работе мате­риала пролетной части за пределом пропорциональности придавать ей необходимую форму. Этот способ прошел экспериментальную проверку, причем на круглом плане была достигнута ровная провисающая поверхность. На прямоугольном плане загрузка плоской мембраны при­водит к потере устойчивости листа в угловых зонах и образованию складок, что нежелательно.