36 .Свод

Свод – строительная конструкция криволинейной формы, служащая для перекрытия помещения. Различают части свода: ПЯТА – опорная часть свода. ЗАМОК – верхняя часть свода. ШЕЛЫГА – линия, проходящая в замковой части свода и соединяющая его верхние точки. ПРОЛЕТ – расстояние между пятами свода. СТРЕЛА ПОДЪЕМА – отвесная линия из замковой части до прямой, соединяющей пяты. ЩЕКА, или ЛЮНЕТ – торей, срез свода.

Свод (от «сводить» — соединять, смыкать) — в архитектуре тип перекрытия или покрытия сооружений, конструкция, которая образуется выпуклой криволинейной поверхностью.

Своды позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор, используются преимущественно в круглых, многоугольных или эллиптических в плане помещениях.

Конструктивная работаСводы, как правило, испытывают нагрузку от собственного веса, плюс от находящихся выше конструктивных элементов здания (и погодных воздействий). Под нагрузкой свод работает преимущественно на сжатие. Возникшее вертикальное усилие сжатия своды передают на свои опоры. Во многих типах сводов возникает дополнительное усилие — горизонтальное, т.е. они начинают работать еще и на распор. Горизонтальный распор может быть минимальным, или же погашаться в теле кольцевой затяжки или иной заложенной в теле свода арматуры.Своды подразделяют на:Повышенные — отношение стрелы свода или подъема к пролету свода более 1/2.Пониженные — отношение стрелы свода к пролету колеблется от 1/4 до 1/2.Плоские — отношение меньше ¼.В России теорией равновесия сводов активно занимались знаменитые учёные, такие как профессор, академик Петербургской Академии наук С. Е. Гурьев.

Эволюция сводчатых перекрытий

Стоечно-балочная система перекрытий (Греция): стойки — колонны, балки — архитравыАрочно-купольная система перекрытий (Рим): нагрузка распределяется не смыкающимися под прямым углом балками и стойками, а скругленными аркамиКонструкции сводов, т.е. арочно-купольная система перекрытий явилась следующим шагом в развитии архитектуры. Ей предшествовала стоечно-балочная система, в основе которой лежит использование древесных стволов в качестве главного строительного материала. Несмотря на то, что блоки камня и кирпич вскоре заменили древесину, стоечно-балочная система (т.е. конструкция, элементы которой смыкаются под прямым углом) оставалась основным принципом строительства в Древнем мире — в архитектуре Древнего Египта и Древней Греции. Величина прочности камня на изгиб ограничивала в стоечно-балочной конструкции ширину пролёта примерно до 5 м. (Те своды, которые все-таки встречаются в архитектуре этих периодов, например, казематы акрополя Тиринфа, носят название ложных сводов, т.к. в отличие от классических вариантов, не передавали усилий распора и напоминали их лишь внешне).

Ситуация изменилась лишь с изобретением достаточно надёжных связующих — таких растворов, как цемент и бетон, а также с развитием науки, которая позволила рассчитывать более сложные криволинейные конструкции. Применение криволинейных сводов, где камень работает уже не на изгиб, а на сжатие, поэтому обнаруживает более высокую прочность, позволило значительно превысить указанный выше размер пролета от 5 метров балочно-стоечной системы.Хотя цилиндрические своды появились уже в 4—3 тыс. до н.э. в Египте и Месопотамии, массовое использование арочно-купольной системы перекрытий началось лишь в архитектуре Древнего Рима. К этому времени принято относить изобретение арки и купола, а также основных типов сводов, в основе которых лежат два этих конструктивных элемента. Со временем число этих типов увеличилось.Своды в древнеримском строительстве, а также в её наследниках — романской и византийской архитектуре были достаточно тяжёлыми, поэтому, для того чтобы выдерживать вес перекрытий, стены-опоры для этих сводов возводились очень толстыми и массивными. Нагрузка в таких конструкциях передавалась непосредственно на стены. Следующий этап в развитии сводов наступил в готической архитектуре, строители которой изобрели новый вариант распределения нагрузки.Два варианта распределения нагрузок: романика и готикаРуины православного храма. Видны остатки арок цилиндрических сводов, опирающиеся на массивные столбы

Готический свод после землетрясения: обрушился кирпичный криволинейный потолок (запалубка), а рёбра-нервюры, на которых держалась кладка потолка, выстояли.Массивная стена, служившая опорой для тяжелого свода, была заменена на систему контрфорсов и аркбутанов. Теперь усилие стало передаваться не непосредственно вертикально вниз, а распределяться и отводиться вбок по аркбутанам, уходя в контрфорсы. Это позволило намного утончить стены, заменив их на несколько надежных опорных контрфорсов. Кроме того, произошло изменение в кладке собственно сводов — если раньше они целиком выкладывались из массивных камней и были одинаковы по всей толщине, то теперь свод стал представлять собой жёсткие рёбра (нервюры), служащие для опоры и распределения нагрузки, а промежутки между нервюрами выкладывались лёгким кирпичом, выполнявшим теперь лишь заградительную, но не несущую функцию. Это открытие позволило архитекторам готики перекрывать конструктивно новыми типами сводов невиданно большие пространства соборов и создавать головокружительно высокие потолки.Наконец, следующая и на сегодняшний день завершающая веха в эволюции сводов наступила в XIX веке с изобретением железобетона. Если до этого инженерам приходилось рассчитывать своды, выложенные по опалубке из кирпича с помощью цемента, или из камня с помощью бетона (а они могли рассыпаться в случае неудачных расчетов или ошибок в кладке), то теперь бетон армируется железом и формуется в заливочных формах. Это придало ему необыкновенную прочность, а также дало максимальную свободу фантазии архитекторов. Со 2-й половины XIX в. своды нередко создавались из металлических конструкций. В ХХ в. появились различные типы монолитных и сборных железобетонных тонкостенных сводов-оболочек сложной конструкции. Они применяются для покрытий большепролётных зданий и сооружений. С середины ХХ в. распространяются также деревянные клеёные сводчатые конструкции.[2]

ПредназначениеСводчатые перекрытия на протяжении веков использовались, в первую очередь, для религиозных и общественных помещений, поскольку при правильном расчете свода он может покрыть огромное пространство — в то время как балка, вне зависимости от материала, имеет предел длины. (Именно поэтому в частном строительстве, даже в тех же панельных домах, до сих пор преобладает балочно-стоечная система, так как там нет нужды в большом метраже и высоких потолках). Наибольшее разнообразие типов сводов демонстрирует сакральная архитектура, которая обязана была совмещать вместительность и красоту.

37.Структурная конструкция представляет собой пространственную сквозную плиту. Она может быть образована перекрестными фермами (или сквозными балками), жестко связанными в узлах пересечений, или двумя параллельными плоскими решетчатыми дисками, жестко связанными в узлах раскосами. Последний вариант наиболее распространен. Наличие жестких связей между элементами структуры настолько повышает жесткость конструкции, что позволяет в 2-3 раза снизить строительную высоту покрытия по сравнению, например с покрытием фермами, соот­ветственно снизить высоту здания, наружных стен, расходы на отопление и затраты труда.Области применения структурных конструкций весьма широки: их используют не только для покрытий различной геометрической формы, но и для решетчатых складок, многогранных куполов, сводов, а также для высоких стен для повышения их жесткости и устойчивости. Для структурных конструкций предусматривают стержни из металла, железобетона и дерева. Самыми распространенными в практике строительства являются металлические структуры.

Структурные конструкции наиболее экономично решаются при покрытии помещений квадратной или близкой к квадрату форме. В связи с этим типовые конструкции стальных структур имеют размеры 27X27, 30X30, 30X33, 33X33 м с высотами до низа покрытия 3,6; 4,8; 6 и 7,2 м при ячейке горизонтальной решетки 3X3 м. Поскольку наиболее экономична работа структурной плиты с консолями, сетка колонн для перечисленных размеров структур составляет 18X18 м.Структуры собирают из стальных стержней открытого или трубчатого профиля. Для экономии металла раскосы и нижнюю решетку иногда вы­полняют из арматурной стали. Наиболее сложным конструктивным элементом структуры является устройство жестких узлов стержней. До настоящего времени оптимальное решение не найдено, поэтому в практике строительства соревнуются несколько вариантов соединений: на ванной сварке сплющенных концов трубчатых стержней, на сварке со стандартными узловыми фасонками, изготовленными штампованием или точным литьем, на болтах.Покрытия типа структур проектируют для легких одноэтажных торговых зданий, выставочных павильонов и др. Наружные ограждающие кон­струкции выполняют из легких панелей наружных стен и покрытий, скомплектованных из профилированных металлических листов и эффективных утеплителей (полиуретан, пенополистирол и др.