35. Диафрагмы жесткости могут быть сквозные в виде стальных диагональных или портальных конструкций или сплошные в виде железобетонных стенок.

Вертикальные диафрагмы располагают с интервалами в несколько шагов (обычно 24— 36 м), что позволяет разместить между ними, в случае необходимости, помещения большой площади.

На основе связевой схемы возможен ряд вариантов (каркасно-ствольная, оболочковая, ствольная, коробчато-ствольная конструктив­ные схемы и т. д.). В них продольные и попе­речные диафрагмы соединены в единую прост­ранственную конструкцию — ствол или оболочку, которые освобождают каркас час­тично или даже полностью от восприятия гори­зонтальных и даже вертикальных нагрузок.

В связевых каркасах кроме вертикальных через несколько этажей устраивают также горизонтальные диафрагмы жесткости. Их роль обычно выполняют замоноличенные железобетонные перекрытия. В некоторых случаях могут потребоваться и дополнительные горизон­тальные связи. Горизонтальные диафрагмы необходимы для перераспределения ветровых нагрузок между вертикальными связями или рамами и обеспечения общей жесткости кар­каса.

Рамно-связевая схема каркаса сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости. Горизон­тальные и вертикальные нагрузки восприни­мают те и другие, а распределение усилий между ними происходит в зависимости от со­отношения жесткостей. Такая схема наиболее целесообразна для металлических и монолит­ных железобетонных каркасов. В сборном же­лезобетоне рамно-связевой каркас оправдан для сейсмических условий.

Применение связевой схемы в сборном же­лезобетонном каркасе снижает по сравнению с рамной затраты стали до 20 %, упрощает конструкции узлов, увеличивает возможности унификации изделий, создает возможности повышения устойчивости и жесткости карка­са и в то же время придает ему определенную гибкость, позволяет использовать неподвиж­ные конструктивные узлы.

Вертикальные диафрагмы жесткости про­ектируют на всю высоту здания, начиная от фундамента. Элементы диафрагм обычно име­ют поэтажную разрезку и представляют со­бой железобетонные стенки глухие или с двер­ными проемами, с одной или двумя полками для опирания плит перекрытий. С колоннами и между собой диафрагмы соединяют сваркой закладных частей. Совместную работу элемен­тов диафрагм и колонн достигают замоноличиванием горизонтальных и вертикальных швов бетоном высоких марок (рис. 13.7).

Соединение элементов диафрагм с фунда­ментами обеспечивают выпуском из фундаментов анкеров и замонодичиванием зазора меж­ду диафрагмой и фундаментом бетонам.

36. Необходимую жесткость и устойчивость каркаса достигают применением рамной, связевой или рамно-связевой конструктивных схем

При рамной схеме действующие на здание вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают поперечные и продольные ра­мы, образованные жестким соединением колонн и ригелей. Жесткость и прочность соединений колонн и ригелей требуют значительных затрат металла и бетона, осложняют конструк­тивное решение узлов, повышают трудоем­кость и стоимость возведения. Рамная схема рациональна при небольшой этажности зда­ний. Достоинство рамного каркаса — свобода планировочных решений и надежность конст­рукции, обеспечиваемая возможностью пере­распределения усилий и равномерностью де­формаций в элементах рам. Недостаток — невозможность унификации элементов из-за разных величин усилий по этажам.

При связевой схеме вертикальные нагруз­ки воспринимают колонны каркаса, и горизон­тальные — система поперечных и продоль­ных связей — диафрагмы жесткости. В резуль­тате сечения элементов такого каркаса по сравнению с рамным уменьшаются, а узловые соединения становятся более простыми, их принимают в расчетной схеме шарнирными, а не жесткими. Связевая система позволяет широкую унификацию основных элементов каркаса — колонн и ригелей. Стойки каркаса могут иметь одно и то же сечение по всей высоте здания, отличаясь лишь армированием и маркой бетона. Ригели проектируют одинаковыми по всей высоте здания.

37. Плоские несущие конструкции большепролетных прямоугольных в плане зальных помещений состоят из рядов колонн (стоек), расположенных по продольным сторонам за­ла с шагом 6 или 12 м, а в некоторых случаях 15—18 м, и ригелей (балок или ферм), опертых на колонны. Ригели соединены между собой прогонами или плитами покрытия, а также связевыми элементами. Ригели и колонны образуют плоские рамы.

Работа конструкций покрытий характеризуется последовательной передачей нагрузок от верхних ограждающих элементов покрытия (плит, прогонов) на несущие конструкции (фермы, балки). Восприятие ветровых нагрузок и пространственная жесткость такой конструктивной системы покрытия в горизонтальной плоскости обеспечиваются с помощью жесткого скрепления плит с балками или фермами и между собой с помощью сварки закладных элементов и замоноличивания швов, в результате чего получается жесткий железобетонный диск. В вертикальной плоскости устраиваются связевые эле­менты между двумя колоннами в каждом ряду и между фермами.

Если ограждение покрытия выполнено из нежестких плит, пространственная жесткость в горизонтальной плоскости обеспечивается специальными горизонтальными связями в плоскости верхнего и нижнего поясов ферм. Эти связи представляют собой как бы горизонтальные фермы.

В покрытиях зальных помещений с пролетами до 30 м применяются железобетонные преднапряженные, стальные и деревянные балки и фермы. При пролетах более 30 м, как правило, применяются стальные фермы.

В большепролетных покрытиях общественных зданий применяются также рамные конструкции из железобетона, стали и дерева. Особенность статической работы рам опре­деляется жестким соединением ригелей со стойками, уменьшением сечения ригелей.

Рамы могут иметь горизонтальный или ломаный ригель, (вертикальные или наклонные стойки (рис. 18.2). При ломаном ригеле и наклонных стойках очертание рамы приближается к кривой давления, благодаря чему ее сечения могут быть меньше, форма выразительнее и легче. Если рама создает распор, то он воспринимается непосредственно фундаментами или затяжками, располагаемыми под полом зального помещения.

Бесшарнирные рамы (рис. 18.2,а) с жестким закреплением колонн в фундаментах характеризуются относительно небольшим изгибающим моментом в пролете ригеля и значительными моментами в узлах рамы, что требует увеличения сечения колонн и ригеля у опор и зрительно утяжеляет конструкцию. Бесшарнирные рамы Применяются при строи­тельстве на плотных основаниях и при надеж­ном обеспечении от неравномерных осадок. Расчленение этих рам на сборные элементы сложно.

Одношарнирные рамы состоят из двух Г-образных элементов, соединенных шарни­ром (рис. 18.2,6), с жестким закреплением колонн в фундаментах. Эти рамные системы позволяют уменьшить сечение ригелей, но требуют значительного сечения колонн. Бла­годаря шарниру в центре пролета эти рамы могут собираться из двух элементов.

Двухшарнирные рамы имеют шарнирное отирание стоек на фундаменты (рис.18,2,в,е). Поэтому неравномерность осадок не вызыва­ет деформаций рамы. Сечение стоек у опор может быть небольшим, так как изгибающий момент к опоре уменьшается, а сечение риге­лей в пролете будет больше, благодаря чему покрытие по таким рамам зрительно воспри­нимается как тяжелое.

В трехшарнирных рамах (рис.18.2,г) обес­печивается возможность перемещения в пло­скости рамы без нарушения ее работы в це­лом. Форма трехшарнирной рамы выразитель­но передает ее статическую работу: сосредото­чение изгибающих усилий в жестких узлах и уменьшение к шарнирам. Членение рам на сборные элементы благодаря трем шарнирным соединениям проще, чем у других видов рам.

В рамных конструкциях покрытий с кон­солями (рис. 18.2,д) уменьшается изгибаю­щий момент в пролете ригеля и более равно­мерна нагрузка на колонны в фундаменте. Удаление колонн от внешних ограждений в глубь помещений увеличивает естественную освещенность последних и создает определен­ные архитектурно-композиционные возмож­ности. Вылет консолей принимается в пре­делах 1/3-1/5 от пролета ригеля. Для умень­шения изгибающего момента в пролете риге­ля к концам консоли подвешивают огражде­ния здания в виде витражей и легких пане­лей или заанкеривают в основании стальные преднапряженные оттяжки, прикрепленные к концам консолей. Эта конструктивная сис­тема обладает большой тектонической выра­зительностью и находит широкое применение в архитектуре. Пространственная жесткость покрытий по несущим рамам обеспечивается теми же средствами, что и при применении ферм.

Несущие конструкции большепролетных покрытий могут быть в виде арок кругового, параболического, эллиптического или стрель­чатого очертания, по которым укладываются плиты ограждения (рис. 18.3 и 18.4). Благодаря очертанию, приближающемуся к кривой линии давления, арка испытывает в основном сжимающие усилия, что позволяет более эффективно использовать материал. Чем выше стрела подъема арки, тем меньше распор и эффективнее pa/бота, но при этом увеличивается строительный объем здания, возрастают затраты на его строительство и эксплуатацию. Выбор высоты подъема и очертания арок в каждом конкретном случае должен основываться на совместном решении конструктивной и архитектурной задач и требований экономической целесообразности. При расположении пяты арок на уровне земли распор может восприниматься фундаментами или затяжками, располагаемыми ниже уров­ня пола. Бели пяты арок опираются на ко­лонны или стены, распор может быть воспри­нят затяжками, опорными наклонными стой­ками или контрфорсами, передающими уси­лия иа фундаменты, или рамами (см. рис. 18.4,6 и в).

Арки могут выполняться из железобетона, стали и дерева со оплошным сечением для пролетов до 24—30 м и сквозные стержневые для больших пролетов. Пространственная жесткость покрытия с несущими арками до­стигается с помощью связевых элементов так же, как и при других плоских несущих кон­струкциях.

38. Перекрестные конструкции покрытий представляют собой системы взаимно пересекающихся балок или ферм. Балки или фермы могут располагаться вертикально или наклонно. В местах пересечения они жестко скреплены между собой, что обеспечивает статическую работу всей системы как единого це­лого в виде пространственной плиты, опертой по контуру на колонны, размещаемые по периметру покрытия под каждой фермой, или на контурные фермы. По условиям равномерного распределения усилий в двух направлениях применение перекрестных конструкций целесообразно для покрытий помещений, близких в плане к квадрату, с соотношениями сторон 1:1—1:1,25, а также многоугольных.

Перекрестные конструкции могут быть образованы пересекающимися балками или фермами, расположенными в двух или в трех направлениях. В первом случае конструкция обладает меньшей степенью пространственной жесткости и неизменяемости, для ее усиления могут применяться диагональные связи в углах. При расположении балок или ферм в трех направлениях конструкция приобретает большую пространственную жесткость, позволяющую сократить расход металла на 10—16%. Но при этом усложняется конструкция узлов и увеличивается трудоемкость монтажа.

Для уменьшения изгибающих моментов в пролете покрытия применяются перекрестные системы с консолями. Вылет консолей принимается ¼-1/5 от пролета.

Высота перекрестных конструкций составляет 1/15-1/25 пролета, а при наличии консолей—1/30-1/35, что позволяет уменьшить объем зального помещения и создает зрительное ощущение легкости покрытия.

Перекрестные конструкции из железобетонных, стальных и деревянных балок устраиваются, как правило, при относительно небольших пролетах зальных помещений (до 40X40 м). При больших пролетах (например, 100*100 м) применяются стальные фермы, как правило, из трубчатых стержней. Металлические пространственные перекрестные конструкции из трубчатых стержней получили название «структур». Применение трубчатых стержней по сравнению с прокатными профилями позволяет достигнуть экономии металла. Поверх перекрестных конструкций укладыва­ются железобетонные, армоцементные, метал­лические панели, плиты или листы. Как пока­зали исследования, эффективность перекрест­ных конструкций увеличивается, если плиты покрытия жестко скрепляются с балками или верхними поясами ферм и включаются в статическую работу всей системы.

Перекрестные конструкции могут быть открытыми внутрь зальных помещений или иметь потолок, подвешенный к низу ферм или балок.

Наиболее сложными и металлоемкими (до 25% общего веса металла) элементами перекрестных конструкций являются узлы жесткого соединения перекрещивающихся элементов. В конструкциях из железобетон­ных балок и ферм жесткое крепление в уз­лах достигается аваркой выпусков арматуры и закладных деталей, а также замоноличива-нием. В металлических стержневых структу­рах в узле может сходиться 12, 18 стержней. Узлы соединяются с помощью болтов, шаров с резьбой, гнутых элементов, фасонок и сварки.

40. В покрытиях зальных помещений общественных зданий широкое применение находят криволинейные пространственные конструкции в виде сводов различных пространственных форм. В зависимости от формы образующей кривой своды могут быть цилиндрические, параболические, эллиптические и стрельчатые. Свод как несущая криволинейная пространственная конструкция работает под нагрузкой преимущественно на сжатие, а в местах опирания создает распор, т. е. горизонтальную составляющую опорной реакции. Для возведения сводов применяются материалы, хорошо работающие на сжатие.

Купол, в основании которого круг, имеет поверхность, образованную вращением кривой линии (арки) вокруг центральной вертикальной оси. В зависимости от образующей кривой купола могут иметь сферическую форму, параболическую, стрельчатую и эллиптическую. Купола относятся к оболочкам поло­жительной кривизны. Усилия в них распределяются равномерно и материал используется наиболее эффективно. Выпуклая форма купольных покрытий обеспечивает возможность применения простой системы отвода атмосферных вод. Эти качества куполов послужили причиной их широкого применения для большепролетных покрытий общественных зданий. Вместе с тем купольные покрытия увеличивают строительный объем помещений, особенно при большой стреле подъема. Купола неблагоприятны в акустическом отношении, так как форма покрытия способствует верхним опорным кольцом, испытывающим сжимающие усилия.

Современные купола по своим конструктивным формам могут быть подразделены: на гладкие, ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые (см. рис. 21.5), геодезические (см. рис. 21.7), волнистые и складчатые .

Гладкие купола имеют гладкие внутреннюю и внешнюю поверхности и осуществляются, как правило, из железобетонных монолитных конструкций. В нижней части железобетонных куполов оболочка утолщается и соединяется с опорным кольцом.

Ребристые купола образуются при помощи полуарок прямоугольного сечения или сегментных ферм (ребер), по которым укладывается ограждающая конструкция. Ребра опираются на нижнее растянутое и верхнее сжатое опорное кольцо, на котором может быть размещен световой или аэрационный фонарь. Между ребрами устанавливаются прогоны и связевые элементы, обеспечивающие пространственную жесткость ребристого купола.

Ребристо-кольцевые купола, помимо меридиональных ребер, имеют соединенные с ними горизонтальные коль­ца, придающие конструкции пространствен­ную жесткость и воспринимающие усилия распора. Ребра и кольца образуют простран­ственный каркас купола, в связи с чем ограждающая конструкция может быть очень легкой и работать совместно с каркасом, если конструкции куполов из железобетона и дерева, или быть только ограждением, что характерно для металлических ребристо- кольцевых куполов. В ребристых и ребристо-кольцевых куполах возможно применение свегопрозрачных ограждений между ребрами и кольцами в виде остекления, стекложелезо-бетонных конструкций и т. п.

Сетчатые купола представляют собой системы стержней с узловыми соединениями, 'вписанными в сферическую по­верхность. Для уменьшения деформатинности стержневая сетка должна максимально соответствовать форме криволинейной поверхности купола, что достигается изменением типоразмеров элементов сетки, начиная от опорного кольца до вершины купола. Стержни могут быть прямолинейными или изогнутыми в соответствии с очертанием купола. В качестве стержней используются стальные и алюминиевые трубы. Сетчатая конструкция обеспечивает единство пространственной работы системы, позволяет снизить вес покрытия, эффективно использовать светопрозрачные ограждения и создавать архи­тектурные решения, обладающие высокими эстетеческими качествами. Наибольшую сложность представляет конструкция узловых соединений, где сходятся в одной точке 6—8 стержней и более. Разработаны специаль­ные конструкции узловых креплений, позволяющие достаточно просто монтировать и надежно скреплять стержни, сходящиеся в узле с разных направлений.

Геодезический купол представляет собой многогранник, по форме близкий к сфериче­ской поверхности, грани которого треугольные, ромбические или многоуголь­ные элементы. Построение геодезических куполов осуществляется методом проекции вершин многогранника на сферу или последовательным членением поверхности сферы геодезическими линиями на правильные сферические треу­гольники. В отличие от сетчатых куполов все элементы геодезических куполов однотипные. Каждый элемент может быть плоским или изогнутым (пространственным) и совмещать в себе несущие и ограждающие функции или же представлять собой пространственный стержневой каркас. Каждый элемент с помощью специальных устройств скреплен в углах со смежными элементами. Элементы сборного купола и ограждения вы­полняются из алюминиевых или других легких конструкций. Благодаря легкости, транспортабельности, простоте монтажа (без лесов) такие конструкции получили большое распространение в практике строительства выставочных павильонов и других больше пролетных сооружений. Уступчатая поверхность геодезических ку­полов несколько усложняет удаление атмосферных осадков.

Волнистые и складчатые купола имеют поверхность, состоящую из оболочек двоякой кривизны или складок, сходящихся к полюсу купола. Размер волны или складки принимается в зависимости от диаметра купола и архитектурного решения. Придание поверхности купола складчатого или волнистого очертания увеличивает его поверхность, усложняет устройство утепления и кровли, а также выполнение опалубки или изготовления сборных элементов. Пространственная жесткость таких покрытий обеспечи­вается ребрами, образующимися по линиям пересечений оболочек от опор до полюса купола.

49. Входы в общественных зданиях подразделяются на главные с вестибюлями и гардеробами, служебные и вспомогательные, используемые для связи с территорией, а также в качестве эвакуационных выходов. В зависимости от вместимости и функциональных особенностей устраивается один или несколько основных (главных) выходов.

Главные входы включают комплекс помещений: вестибюль с тамбурами, а также некоторые вспомогательные помещения (справочные бюро, торговые киоски и пр.).

Объемно-планировочное решение входных узлов должно обеспечивать беспрепятственное движение потоков входящих и выходящих людей. Все участки путей движения во входном узле и дверные проемы должны удовлетворять противопожарным требованиям и обладать необходимой по расчету пропуск­ной способностью. В зависимости от назначения и вместимости общественных зданий входные узлы могут иметь различный эксплуатационный режим, определяющий требования к их планировочным решениям.

Элементы входных узлов рассчитываются по наиболее интенсивной загрузке.

В вестибюле рекомендуется выделять места для получения и сдачи верхней одежды, одевания и раздевания, но таким образом, чтобы они создавали удобства для посетителей и не нарушали движения людских потоков.

Входные тамбуры предназначаются для защиты вестибюлей от проникания холодного воздуха при открывании наружных дверей. Устройство тамбуров зависит от климатических условий. Защитные свойства тамбуров зависят от их планировки и отопительного оборудования.

Тамбуры представляют собой несколько последовательно расположенных небольших помещений (шлюзов), соединенных дверями. Размеры каждого шлюза должны давать возможность войти в него, закрыть за собой дверь и затем открыть следующую дверь. Исходя из этих условий, глубина шлюза тамбура принимается равной ширине створной части двери, увеличенной на 30 см, но не менее 1,2 м, а ширина — равной ширине дверного проема, увеличенной на 60 см (с двух сторон по 30 см). При интенсивном движении людей все двери тамбура оказы­ваются открытыми. В этом случае для пре­дупреждения проникания холодного воздуха в вестибюль тамбуры устраиваются с не­сколькими (двумя-тремя) поворотами, и в шлюзах создаются тепловые завесы, образуе­мые направленными струями подогретого воздуха. Так как тамбуры с поворотами ме­нее удобны для движения, в зданиях с ин­тенсивными людскими потоками в них устраиваются минимальное число поворотов и мощные тепловые завесы. Тепловые завесы увеличивают эксплуатационные затраты (расход тепла, электроэнергии), но создают значительные удобства.

Планровка и устройство тамбуров должны учитывать возможность в теплое время года прямолинейного движения вестибюль, минуя повороты. Двери тамбуров в соответствии с противопожарными требованиями должны открываться наружу по ходу людского потока ар и вынужденной эвакуации.

Гардеробы верхней одежды проектируют­ся на полную расчетную вместимость зданий с добавлением некоторого числа мест в за­висимости от особенностей их назначения. Площадь гардеробных за барьером при использовании консольных вешалок принимается 0,07 м² на место и 0,09—0,1 м² при вешалках с крючками.

Вешалки располагаются параллельными рядами с проходами в 0,6—0,7 м. Для удоб­ства обслуживания глубина рядов рекомендуется не более 4 м. При освещении естественным светом ряды вешалок следует распо­лагать перпендикулярно плоскости окон. Допускается размещение гардеробов под трибунами, амфитеатрами, балконами зрительных залов с минимальной высотой помещений 2 м и их искусственным освещением.

Барьер для выдачи одежды имеет ширину 0,6—0,7 м и располагается на 0,8—1 м от торцов вешалок. Перед франтом барьера должна быть свободная площадь вестибюля шириной 3—4 м для размещения получающих и сдающих одежду.

В общественных зданиях возможно размещение вестибюля с гардеробами в цокольном или подвальном этажах. Из вестибюля посетители с помощью лифтов и лестниц попадают в остальные этажи здания.

В планировке входных узлов целесооб­разно использование рядов колонн в целях выделения основной полосы для движения потоков людей от площади, предназначенной для получения и сдачи одежды.

41. В покрытиях зальных помещений общественных зданий широкое применение находят криволинейные пространственные конструкции в виде сводов различных пространственных форм. В зависимости от формы образующей кривой своды могут быть цилиндрические, параболические, эллиптические и стрельчатые. Свод как несущая криволинейная пространственная конструкция работает под нагрузкой преимущественно на сжатие, а в местах опирания создает распор, т. е. горизонтальную составляющую опорной реакции. Для возведения сводов применяются материалы, хорошо работающие на сжатие.

Криволинейные пространственные конструкции - оболочки.

В современных конструкциях большепролетных покрытий широкое применение находят оболочки одинарной и двоякой гауссовой кривизны из железобетона, а также из армоцемента и дерева, представляющие собой жесткие криволинейные пространственные системы, распор которых, как правило, погашается самой конструкцией оболочек без передачи на опоры. В железобетонных оболочках целесообразно используется работа бетона на сжатие. Поэтому, по сравнению плоскими системами, затрата металла и бетона в них существенно меньше. В то же время возможности придания им разнообразных форм и приспособления к различным объемно-планировочным композициям зальных помещений значительно шире, чем плоскостных систем.

Железобетонные оболочки преимущественно выполняются в монолитных конструкциях, которые требуют устройства трудоемких и материалоемких подмостей, лесов и опалубки.

Поэтому получили широкое практическое применение сборные оболочки из железобетона и армоцемента. Монтаж сборных оболочек из крупных элементов осуществляется при помощи инвентарных многократно используемых монтажных стоек, кондукторов и механизированных методов замоноличивания конструкции и др.

Оболочки одинарной кривизны, применяемые для покрытия помещения прямоугольной формы в плане, могут быть гладкие, ребристые или складчатые, как правило, цилиндрического или параболического очертания. По торцам такая цилиндрическая оболочка одинарной кривизны замыкается вертикальными или наклонными диафрагмами, придающими конструкции пространственную устойчивость и воспринимающими распор. Оболочка жестко скрепляется с диафрагмой. Диафрагмы выполняются в виде железобетонных сегментных ферм с раскосными и безраскосными решетками или в виде сплошных железобетонных стенок.

В оболочке одинарной кривизны в попе­речном направлении, т. е. по кривизне поверх­ности, материал работает на сжатие, а в про­дольном, т. е. по образующей, — на изгиб. Следовательно, такую оболочку можно рас­сматривать как балку криволинейного сече­ния. Для восприятия изгибающих усилий продольные края оболочек одинарной кривиз­ны имеют усиленное сечение в виде бортовых балок. Различаются «длинные» сборные ци­линдрические оболочки (рис. 20.1), в которых L1/L2>=1 и короткие L1/L2<1. Длинные сборные оболочки осуществляются из криволинейных элементов, а короткие — из плоских.

Поверхность тонкостенной оболочки двоякой гауссовой положительной кривизны (бочарный свод) образуется путем перемещения кривой кругового, параболического или эллиптического очертания по другой кривой (рис. 20.4). По контуру оболочки располагаются диафрагмы жесткости. Оболочка, расположенная на квадратном плане, называется парусной (рис. 20.4,б). Оболочки, имеющие отношение стрелы подъема к пролету1/1-1/4, называются вспарушенные, a 1/5-1/6 — пологие. Эти оболочки широко используются в покрытиях зальных помещений прямоугольной формы в плане в различных общественных зданиях. Как правило, оболочки выполняются в сборных конструкциях.

При разрезке оболочек на сборные элементы большое значение имеет сохранение плавного очертания поверхности, так как переломы в местах стыков сборных элементов значительно ухудшают статическую рабо­ту. Крупные сборные элементы (3X3; ЗХ12 м) изготовляются криволинейного очертания по образующей кривой. В большепролетных покрытиях общественных зданий (крытые рынки, выставки и др.), где переломы в стыках менее значительны, применяются оболочки двоякой кривизны из плоских ребристых панелей размером 3X3 или 4X4 м. Распор воспринимается контурными диафрагмами или контурными преднапряженными балками арочного очертания, опирающимися на колонны. Как показывают расчеты и опыт, сборные оболочки двоякой кривизны по срав­нению с плоскими системами в покрытиях пролетом 30—36 м позволяют значительно снизить расход бетона (25—30%), стали (15—20%), а также и общую стоимость строительства. При увеличении пролетов эти преимущества сводов-оболочек двоякой кривизны возрастают, но вместе с тем возрастают трудоемкость и стоимость монтажа.

Большие возможности в решении конст­руктивных и художественных задач дает при­менение разнообразных сочетаний оболочек двоякой кривизны.

Оболочки отрицательной гауссовой кри­визны с линейчатой поверхностью гиперболи­ческого параболоида, называемые сокращен­но «гипарами» (рис. 20.9), образуются пере­мещением параболы с вершиной, обращенной вверх (1) в направлении, перпендикулярном к плоскости по другой параболе с вершиной внизу (2).

На поверхности гипара в форме седла может быть вырезан элемент в виде скручен­ного квадрата (см. рис. 20.9). Эти элемен­ты используются для покрытия при квадратных планах.

Образование поверхности гипара при квадратных планах покрытий может быть достигнуто также за счет подъема или пони­жения двух противолежащих углов квадрата или подъема одного и понижения другого противолежащего угла (рис. 20.9). Образующие прямые расположены параллельно контурным линиям.

Преимуществами оболочек в форме гипаров являются равномерное распределение усилий по всей поверхности, пространствен­ная жесткость и устойчивость, возможность использования в качестве покрытий помещений разнообразных форм в плане (прямо­угольной, овальной и др.), возможность при­менения прямолинейных конструктивных эле­ментов (опалубки, арматуры и пр.), просто­та отвода атмосферных вод, а также широ­кие возможности для разнообразных архи­тектурных пластических решений.

Покрытия в форме гипаров осуществляются из монолитного и сборного железобетонов, армоцемента, металла и дерева, как правило, с гладкой внутренней поверхностью, с контурными бортовыми ребрами, а также в некоторых случаях с ребристой внутренней поверхностью. Сборные элементы осуществля­ются из железобетонных или армоцементных плит размерами 2X3 и 3X3 м. Оболочки в форме гипаров создают распор, воспринимаемый преднапряженными затяжками или контурными ребрами или их сочетанием. Разнообразные пространственные решения покрытий создаются при группировке нескольких гипаров. При опорах гипаров на уровне поверхности земли затяжки устраиваются ниже уровня пола помещений. Линии пересечения гипаров образуют ребра, увеличивающие пространственную жесткость покрытия

42. Складки представляют собой пространственные систе­мы, состоящие из плоских тонких сплошных или стержневых элементов, расположенных под некоторым углом и жестко соединенных между собой. Места соединений образуют ребра складок (рис. 20.3). Складчатые конструкции обычно выполняются из железобетона и армоцемента и реже из металла и дерева. В поперечном сечении складки могут иметь треугольные, трапециевидные и другие ломаные или криволинейные очертания.

Пространственная жесткость складок, а также восприятие распора обеспечивается торцевыми ребрами и промежуточными диаф­рагмами, монолитно связанными с гранями складки. Диафрагмы могут быть вертикаль­ными и наклонными в виде тонких стенок или стержневых конструкций. В складчатых покрытиях распор смежных складок взаимно погашается и только в крайних складках должен восприниматься диафрагмами (рис. 20.3,а).

Складка может рассматриваться как пространственная балка. Бортовые элементы складок устраиваются так же, как в цилинд­рических длинных оболочках. Грани складок обычно имеют ширину 3—4 м при пролетах около 20 м и высоте складок 1/8-1/10 пролета. В гранях складок могут устраиваться световые проемы. Возможно также расположение складок в покрытии на некотором расстоянии друг от друга, перекрываемом свегопрозрачными элементами (рис. 20.3,в). К нижним ребрам складок возможна подвеска осветительных приборов или потолка. Устройство кровли в складчатых покрытиях более сложно и трудоемко, чем при плоских или криволинейных поверхностях. Водостоки располагаются в западающих частях складок.

43. Для покрытий зальных помещений общественных зданий с пролетами 50—100 м и более целесообразно применение висячих конструкций, в которых основными несущими элементами служат стальные тросы, сети из тросов, а также тонкие мембраны из листовой стали или алюминия. Эти несущие элементы конструкций, закрепленные по концам на опорах, провисают, образуя линию гибкой нити, и работают на растяжение.

В висячих конструкциях эффективно ис­пользуется работа высокопрочных стальных тросов или листов на растяжение. Благодаря этому все элементы покрытия могут иметь предельно малые сечения. Висячие системы позволяют устраивать покрытия над здания­ми разнообразной формы в плане.

Вогнутая внутрь поверхность висячих конструкций способствует рассеиванию звуковой энергии в зале, т. е. благоприятна для решения акустических задач. Важным положительным качеством этих систем является также возможность возведения большепролетных покрытий без лесов и подмостей. Система тросов, перекинутых с опоры на опору, служит основанием для устройства ограждающей конструкции покрытия.

Вместе с тем, висячие конструкции передают на опоры не только вертикальные, но и горизонтальные усилия, направленные внутрь сооружения. Для их восприятия необходимо устройство мощного жесткого опорного контура или оттяжек (рис. 22.2), надежно заанкеренных в грунте, что требует выполнения трудоемких работ и дополнительной затраты материалов. В висячих покрытиях необходимо исключить возможность вывертывания конструкции в об­ратную сторону под воздействием отсоса, возникающего при ветровых нагрузках, а также вибрации и явлений резонанса, местного провисания при неравномерных нагрузках. Предупреж­дение этих явлений также вызывает необхо­димость в дополнительной затрате материала и увеличивает трудоемкость работ.

Опорные контуры висячих покрытий мо­гут быть двух видов: незамкнутые и замкну­тые. Незамкнутый опорный контур характе­рен для висячих покрытий прямоугольных здании с опорами в виде колонн, располо­женных по двум противоположным сторонам. Этот вид покрытий носит название «палаточ­ный». Замкнутый опорный контур может иметь круглую, эллиптическую и овальную форму с устройством опорного кольца по всему периметру здания.

В зависимости от формы и статической работы висячие конструкции разделяются на плоские и пространственные.

Плоские висячие конструкции покрытий (рис. 22.3) состоят из параллельных рядов тросов, закрепленных на опорах и провисаю­щих по очертанию гибкой 'нити в пролетах. Такой 'вид 'покрытий, как правило, применя­ется над прямоугольными зданиями с не­замкнутым опорным контуром.

В висячих покрытиях по тросам укладывается ограждающая конструкция, например, из железобетонных панелей или других материалов. Если ограждающая конструкция, укладываемая по тросам, выполняется из легких гибких листов (волнистого алюминия, стали, пластмасс), то покрытие не будет об­ладать необходимой устойчивостью и под воздействием ветра или неравномерной нагрузки может деформироваться. Поэтому в этих случаях должны применяться устрой­ства, обеспечивающие устойчивость покрытия (оттяжки ,и др.). Такие висячие системы при­меняются для покрытия временных сооруже­ний, летних павильонов, кафе и т. п.

Для обеспечения пространственной устой­чивости этого вида висячих покрытий приме­няются также тяжелые ограждения из железо­бетонных панелей, после укладки которых на тросы покрытию дают монтажную пригрузку, вызывающую натяжение тросов, и в таком со­стоянии замоноличивают швы между панелями вместе с тросами. Затем пригрузку снимают. Образуется вогнутая предварительно-напря­женная железобетонная оболочка цилиндриче­ского очертания (см. рис. 22.3). Для отвода атмосферных вод средним тросам придают меньшую стрелу прогиба и постепенно увели­чивают ее к торцевым краям покрытия, обеспечивая уклон в 1,5—2,5%. По панелям укладываются пароизоляция, слой утеплителя и затем гидроизоляционный ковер.

В покрытиях над прямоугольными заль­ными помещениями находят применение двухпоясные тросовые фермы (рис. 22.4), состоящие из верхнего и нижнего поясов и решетки в виде диагональных растяжек.

Восприятие горизонтальных усилий в ви­сячих покрытиях с незамкнутым контуром осуществляется с помощью проч­но заанкеренных в грунте оттяжек, рам с наклонными стойками, а также при относительно небольших пролетах распорных балок или ферм. Устройство оттяжек и их заанкеривание вызывают значительное увеличение расхода материалов и трудоемкости, особенно в слабых грунтах. Опорные рамы с наклонными стойками, как правило, осуществляются в монолитном железобетоне, что 'весьма трудоемко. Поэтому висячие системы с незамкнутым опорным контуром применяются при благоприятных для осуществления анкеровки грунтах (плотных, скальных породах), а также три использовании наклонных рам в качестве несущих конструкций зрительских трибун.

Наиболее эффективно применение пространственных висячих систем покрытий заль­ных помещений при замкнутом опорном кон­туре, воспринимающем горизонтальные уси­лия. Наиболее целесообразна круглая форма опорного контура, обеспечивающая при равномерной нагрузке равномерное распределе­ние усилий от покрытия и безмоментную работу самой контурной балки.

Висячие покрытия с круглым опорным контуром находят применение в виде одно-поясных и двухпоясных систем. В однопояе-ных круглых покрытиях тросы, расположен­ные радиально, закрепляются в контурном опорном и в центральном кольцах. Внешнее кольцо, испытывающее сжимающие усилия, выполняется из железобетона; внут­реннее растянутое — из стали. Обеспечение пространственной устойчивости в круглых однопоясных покрытиях достигается теми же способами, что и при незамкнутом контуре, т. е. путем применения тяжелого ограждения в виде железобетонных плит, замоноличива-ния перекрытия с предварительным напря­жением тросов и превращения его в жесткую висячую оболочку.

Отвод атмосферных вод от водоприемных воронок, расположенных в наиболее низкой части покрытия вокруг центрального кольца, осуществляется водосточными трубами, под­вешенными к покрытию.

В двухпоясных висячих покрытиях нижние тросы, как правило, несущие, а верхние стабилизирующие (напрягающие), соединенные распорными трубчатыми стой­ками. В целом конструкция имеет форму двоя­ковыпуклой линзы. В середине покрытия тросы крепятся к цилиндру, обра­зованному верхним ,и нижним кольцами, сое­диненными стойками. Цилиндр служит ос­нованием для светового или аэрационного фонаря и подвески оборудования зала. Конструкция отличается устойчивостью и ста­бильностью формы. В силу этого возможно применение легких ограждений из волнистой стали, алюминия и др. Удаление атмосфер­ных вод с покрытия не вызывает трудностей. Недостатком двухпоясной системы следует считать увеличение расхода стали и строи­тельного объема здания по сравнению с однопоясной.

Для уменьшения строительного объема применяются двуяпоясные схемы с пересека­ющимися нижними и верхними тросами и с двумя контурными опорными кольцами или с закреплением концов верх­них несущих тросов непосредственно на колоннах.

Применением схемы с пере­сечением несущих и напрягающих тросов удалось несколько уменьшить строительный объем зала. Контурное опорное железобетон­ное кольцо проходит по внутренней грани колонн, что позволило уменьшить пролет по­крытия. Нижние тросы крепятся к колоннам, верхние — к контурному кольцу. Кольца ци­линдра стальные и так же, как и тросы, соединены распорками. К нижним тросам подвешены мостики для оборудования. Ограж­дающая конструкция состоит из армоцементных ребристых трапециевидных плит 14 типо­размеров, утепления и кровли. Висячие покры­тия с замкнутым контуром, выполняемые из листового металла (сталь, алюминиевые спла­вы), носят название мембран. В мембранных покрытиях листы закрепляются в контурном и внутреннем опорных кольцах или только во внешнем контуре. В этом виде покрытий совме­щаются несущие и ограждающие функции, обе­спечивается равномерное распределение уси­лий в мембране, эффективное использование работы материала, легкость транспортировки (доставка листов в рулонах) и относительная простота монтажа покрытия. Применение мем­бран целесообразно при значительных проле­тах (100—200 м и более).

Мембранные покрытия отличаются лег­костью (30—40 кгс/см²). Поэтому для стаби­лизации их формы и обеспечения устойчиво­сти применяются системы напрягающих тро­сов и оттяжек, закрепленных .во внешних стойках и в промежуточном кольце , а также пригрузка центрального кольца аэрационным фонарем и технологическим оборудованием. Поверхность мембран может быть конической или сферической. Применение конических мембран целесообразно при пролетах до 60 м, а сферических — при больших пролетах. Полосы стальных листов толщиной (в зави­симости от величины пролетов) 2—8 мм сое­диняются между собой на заклепках, высо­копрочных болтах или сваркой.

Висячие покрытия с поверхностями отри­цательной гауссовой кривизны в форме ги­перболических параболоидов. Несущая конструкция покрытия состоит из предварительно-напряженных тросов, распо­ложенных под углом друг к другу. По обра­зованной тросовой сетке укладывается ограждающая конструкция.