Конструкции в архитектуре

Ограждающие функции в двухпоясном покрытии выполняют легкие металлические щиты панели), утепленные теплоэффективными материалами.

Утепляющие панели могут быть уложены на несущие или стабилизирующие тросы. Выбор места размещения ограждающей конструкции покрытия обусловливается требованиями организации водоотвода (наружного или внутреннего) от центра к периферии покрытия. Например, в двухпоясном покрытии над зданием Дворца спорта «Юбилейный» в Ленинграде рабочие тросы заделаны в железобетонном опорном кольце, а стабилизирующие - в колоннах, несущих опорное кольцо, что вызвало дополнительный изгиб колонн, но позволило не применять второго опорного кольца.

· Cедловидные покрытия (покрытия седловидными напряженными сетками на опорном контуре из пересекающихся арок впервые предложены архит. М. Новицким и выполнены в 1953 г. в здании крытого катка Рэлей-арена в Северной Каролине, США. Сочетание такого покрытия с различными вариантами расположения арок придает зданиям интересные индивидуальные формы. В связи с этим оно неоднократно применялось в покрытиях большепролетных спортивных сооружений.

Несущая система

такого седловидного покрытия состоит из группы рабочих провисающих тросов и перпендикулярной им группы стабилизирующих тросов с выгибом вверх. Рабочие тросы воспринимают вес покрытия и снеговую нагрузку, стабилизирующие - отрицательную ветровую нагрузку (отсос), обеспечивая аэродинамическую устойчивость системы. В покрытии с поверхностью отрицательной кривизны предварительное напряжение обеспечивает стабилизацию системы. В таких покрытиях легко организовать наружный водоотвод, а их форма способствует рассеиванию отраженных звуковых волн, что улучшает пространственную акустику перекрываемого зала. Покрытия из седловидных сеток устраивают над стационарными и временными сооружениями. В первых - ограждающие конструкции покрытия выполняют из металлических панелей с эффективным утеплителем, во вторых - из тканевых или синтетических мягких оболочек, в том числе светопрозрачных. Система седловидных сеток может быть применена в качестве конструкции несущей (ограждающие элементы покрытия из металлических панелей, не участвующих в работе покрытия) либо, наоборот, использована в качестве «постели» под стальное мембранное покрытие)

Еще информация:

В. к. могут быть плоскими и пространственными.

Простейший вид плоской В. к. -- закрепленный на опорах трос с подвешенными к нему элементами, воспринимающими местную нагрузку. Современные плоские В. к. применяются главным образом в висячих мостах, висячих покрытиях, канатных дорогах, подвесных переходах трубопроводов и т.п.

Пространственные В. к. применяются в основном в покрытиях общественных и промышленных зданий больших пролётов. Впервые В. к. покрытий были предложены и осуществлены В. Г. Шуховым в 1896.

Пространственные В. к. покрытий весьма разнообразны; они различаются способами повышения их стабильности и жёсткости, а также особенностями конструктивного решения: однопоясные, двухпоясные, седловидные и др.

Однопоясные висячие покрытия -- системы параллельных тросов, сетки или мембраны, образующие цилиндрические или параболоидные поверхности. Поперечная нагрузка на несущие элементы передаётся обычно через настил. Повышение жёсткости конструкций достигается увеличением веса настила либо его омоноличиванием, превращающим систему в висячую оболочку, а при лёгких настилах -- введением вантовых оттяжек (рис. 2).

Двухпоясные висячие покрытия представляют собой предварительно напряжённые системы, состоящие из криволинейных поясов, обращенных выпуклостью в противоположные стороны.

Седловидные висячие покрытия обычно состоят из систем пересекающихся тросов (вогнутых и выпуклых), образующих сетку, либо представляют собой оболочку в форме гиперболического параболоида. Большинство таких конструкций выполняется с предварительным напряжением. Крупным шагом в развитии В. к. явилось сооружение в 1953 в США (штат Северная Каролина) по проекту архитектора М. Новицкого Роли-арены -- здания с седловидным висячим покрытием (рис. 3).

В. к., возводимые обычно без применения лесов (с помощью лёгких подъёмных механизмов), позволяют снизить стоимость строительства и сократить его сроки, что делает их перспективными, отвечающими растущей потребности в зданиях и сооружениях с большими пролётами

12. Достоинства и недостатки висячих конструкций. Основные понятия, специфика и инженерные решения висячих систем с учетом высокой их деформативности и аэродинамической неустойчивости

Достоинства висячих конструкций: наиболее полное использование несущей способности высокопрочных сталей, совмещение в одной конструкции несущих и ограждающих функций, благодаря которому дополнительно снижается масса покрытия, сейсмостойкость.

Конструкции с весьма малой массой способны перекрывать пролеты 40--300 м, а в мостовых конструкциях до 1000 м и более. С увеличением пролета эффективность висячих конструкций увеличивается.

Недостатками В. к. являются и высокая деформативность и аэродинамическая неустойчивость, а также наличие распоров.

Первый недостаток -- висячие покрытия -- системы распорные и для восприятия распора необходима опорная конструкция, стоимость которой может составлять значительную часть стоимости всего покрытия. Уменьшения стоимости опорных конструкций можно достичь за счёт повышения эффективности их работы -- созданием покрытий круглой, овальной и других не прямолинейных форм плана;

второй недостаток -- повышенная деформативность висячих систем. Это вызвано тем, что модуль упругости витых тросов меньше чем у прокатной стали, а область упругой работы высокопрочной стали значительно больше, чем у обычной стали. Таким образом, относительная деформация троса в упругой стадии работы получается в несколько раз больше чем у элементов из обычной стали.

Большинство висячих систем покрытия являются системами мгновенной жёсткости, т.е. системами, которые работают упруго лишь на равновесные нагрузки, а при действии неравномерных нагрузок в них, помимо упругих деформаций, появляются ещё и кинематические перемещения системы, ведущие к изменению целостности геометрической системы покрытия.

Для уменьшения кинематических перемещений висячие системы покрытий часто снабжают специальными стабилизирующими устройствами и предварительно напрягают.

Также для восприятия распоров устраиваются анкерные фундаменты или так называемые контурные конструкции (кольца, опоясывающие по периметру В. к.). Также для погашения распора применяют мощные опорные конструкции в виде изогнутых колонн и пилонов рам и конструкций трибун оттяжек, а также замкнутых опорных контуров, которые воспринимают большие усилия и требуют значительного расхода материала. Все эти устройства усложняют и удорожают висячие конструкции и в значительной мере снижают эффект от их применения.

Уменьшение деформативности В. к. достигается введением стабилизирующих элементов -- оттяжек, раскосов, балок жёсткости, дополнительных поясов, а также приданием В. к. формы, допускающей предварительное напряжение. Для уменьшения кинематических перемещений в висячих системах проектируют стабилизрующие устройства: пригруз, предварительное напряжение несущего троса (вогнутого) стабилизирующим (выпуклым) с помощью распорок элементов. При проектировании висячих покрытий обращают внимание на отвод воды с покрытия и герметизацию кровли.

13.Гауссова кривизна поверхности - мера искривления поверхности в окрестности какой-либо её точки

Гауссова кривизна служит для классификации поверхностей

Если оба радиуса находятся с одной стороны поверхности (оба радиуса или положительны, или отрицательны, к>0), пятно касания к поверхности эллиптическое (рис. 2,30. а), если R1 = R2, то поверхность шаровая.

Если знаки радиусов R1 и R2 различны (к<0), то есть они расположены с разных сторон поверхности, окрестность точки М расположена на гиперболической седловидной поверхности (рис. 2,30. в)

Если один из радиусов кривизны равен бесконечности (к = 0), то поверхность цилиндрическая или конусообразная, пятно касания параболическое (рис. 2.30, б).

Рис. 23. Поверхности гауссовой кривизны: а - положительной к > 0; б - нулевой к = 0; в - отрицательной к < О

Висячие и тентовые конструкции чаще всего являются поверхностями отрицательной гауссовой кривизны (к < 0).



Рис. 24

Слева направо: поверхность с отрицательной гауссовой кривизной (гиперболоид), поверхность с нулевой гауссовой кривизной (цилиндр), и поверхность с положительной гауссовой кривизной (сфера).

Слева направо: поверхность с отрицательной гауссовой кривизной (гиперболоид), поверхность с нулевой гауссовой кривизной (цилиндр), и поверхность с положительной гауссовой кривизной.

Рис. 25

1.Однопоясные. К однопоясным висячим покрытиям относятся: системы, состоящие из несущих гибких стержней или тросов, стабилизация которых достигается массой уложенного по ним настила, предварительно обжатого с торцов и омоноличенного в стыках. Системы, состоящие из жестких нитей или ферм. Системы из гибких нитей, напрягаемые поперечными балками или фермами. Преимуществом таких покрытий являются большая жесткость и огнестойкость конструкции, меньшие эксплуатационные расходы по сравнению с другими оболочками, а недостатком -- большая собственная масса покрытия, требующая повышенного расхода стали на тросы и материала на поддерживающие конструкции. Стабилизация таких систем осуществляется в основном за счет собственного веса, что характерно для тяжелых железобетонных покрытий.

Рис.26 а - с квадратным планом; б - с прямоугольным планом; 1 - несущие ванты; 2 - опорный контур; 3 - центральное кольцо; 4 - колонны; 5 - угловые опоры; 6 - дополнительные ванты

2. Двухпоясными системами называются такие, которые состоят из двух гибких нитей, расположенных друг над другом, связанных между собой распорками или растяжками и совместно работающими на восприятие внешних нагрузок. Совместная работа нитей обеспечивается предварительным напряжением, что позволяет уменьшить упругие деформации и кинематические перемещения по сравнению с однопоясными системами и создает условия для применения легких кровель.



Рис.27 а - вогнутая; б - выпуклая; в - выпукло-вогнутая;

1 - несущая ванта;

2 - стабилизирующий трос;

3 - оттяжки;

4 - опора;

5 - жёсткие распорки;

6 - гибкие затяжки

3. Мембранные конструкции. Мембранные покрытия представляют собой пространственную конструкцию, состоящую из тонкого металлического листа и жесткого опорного контура. Тонкий лист обладает пренебрежимо малой изгибной жесткостью, поэтому работает главным образом на растяжение, что позволяет наиболее полно использовать несущую способность металла и по сравнению с другими плоскостными и пространственными конструкциями получать минимальную массу покрытия. Отличительная особенность мембранных покрытий от других типов висячих конструкций--совмещение в одном материале несущих и ограждающих функций, за счет чего достигается дополнительное облегчение конструкции и снижение металлоемкости.

Рис. 28

4. Седловидные висячие покрытия обычно состоят из систем пересекающихся тросов (вогнутых и выпуклых), образующих сетку, либо представляют собой оболочку в форме гиперболического параболоида. Большинство таких конструкций выполняется с предварительным напряжением. Снижение деформативности и повышение стабилизации висячей системы может быть достигнуто путем использования покрытий, имеющих форму поверхностей в виде гиперболических параболоидов (гипаров), с отрицательной гауссовой кривизной. Эти покрытия малодеформативны при действии неравномерных нагрузок и не нуждаются в специальной стабилизирующей конструкции. Такие конструкции состоят из систем тросов в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Тросы, имеющие провес вниз, обычно называются несущими, а перпендикулярные им и имеющие провес вверх - стабилизирующими или натягивающими.



Рис.29

Рис. 30

5. Изгибо-жесткие нити. Нити выполняются в виде изогнутых сварных или прокатных двутавровых профилей или в виде изогнутых или прямолинейных ферм. Существенным преимуществом системы является возможность устройства легкой кровли и отсутствие необходимости в предварительном напряжении (его роль выполняет изгибная жесткость элементов), что значительно облегчает как сами несущие, так и опорные конструкции.

6. Комбинированная висячая конструкция. Технический результат - снижение материалоемкости, трудоемкости монтажа и демонтажа, а также стоимости конструкции. Висячая конструкция содержит балку жесткости, установленную на опоры, ванты-оттяжки, закрепленные своими верхними концами за опоры-пилоны, а нижними концами связанные с балкой жесткости с помощью узлов подвески. В узлах подвески использованы хомуты с блоками, являющиеся натяжными устройствами, поддерживающими балку жесткости в двух местах. Ванты-оттяжки пропущены под блоками хомутов и натянуты контролируемым усилием для создания необходимого предварительного напряжения и выгиба

в балке жесткости. В верхней части хомута может быть установлен стальной башмак, снабженный блоком под ванты-оттяжки, а в нижней части опорная плита, стальной башмак и опорная плита соединены парой тяг, верхние концы которых снабжены установленными в основании башмака тарировочными пружинами и силоизмерителями. Ванты-оттяжки могут быть направлены к балке жесткости под одинаковыми углами и параллельны друг другу. Балка жесткости может быть снабжена вклеенными в нее штырями в местах опирания на хомуты. Все узлы конструкции могут быть выполнены сборно-разборными.

14. Однопоясные висячие покрытия в которых в качестве несущих элементов используются жесткие нити или фермы

Висячие покрытия перекрывают пролеты до 100 м. Основные элементы этих покрытий работают на растяжение и передают нагрузки от покрытия на анкеры. Они имеют криволинейные очертания и представляют собой гибкие или жесткие нити, мембраны или висячие фермы. По конструктивным особенностям различают висячие покрытия: однопоясные; двупоясные; гипары (гиперболические параболоиды) и вантовые.

В висячих покрытиях несущими элементами являются стальные тросы. Они натягиваются через какую-либо опорную конструкцию и укрепляются растяжками. Достоинства висячих конструкций - экономия металла и более эффективное использование несущих элементов по сравнению с балочными и рамными конструкциями, т.к. тросы работают на растяжение. Недостатки: у висячих покрытий низкая жесткость, поэтому кровельный настил часто деформируется; трудно обеспечить отвод атмосферной влаги.

Однопоясные покрытия применяются чаще других, т.к. они технологичны в изготовлении, просты в монтаже. Ими можно придавать сооружению самую разную форму. Однопоясные покрытия состоят из системы радиальных или перекрещивающихся растяжек, которые передают горизонтальные усилия на жесткие рамы, рамы-стойки или балки-затяжки замкнутого контура. На растяжки навешивают плиты, и под этой нагрузкой нити-растяжки растягиваются. В это время между плитами омоноличивают швы, стыки заваривают.

За счет упругих деформаций нитей происходит обжатие плит, и конструкция начинает работать как монолитная оболочка. В цилиндрических покрытиях создают небольшую кривизну покрова в направлении, перпендикулярном осям нитей. Это делается для отвода дождевых вод. С параболических систем в форме перевернутого купола вода поступает к центру покрытия и ее отводят внутренним водостоком. Стояки устраивают по периметру зала, а горизонтальные разводящие трубопроводы прячут в подвесном потолке. Самый простой отвод воды - с шатровых покрытий.

Висячие фермы и балки представляют собой жесткие ванты. Их используют для стабилизации покрытий с легкой кровлей.

Преимущества покрытий из жестких нитей: простота их конструктивной формы, индустриальность изготовления, использование обычных недефицитных сталей. Недостатки: большая металлоемкость, отсутствие простран-ственности работы покрытия. В связи с этим однопоясные висячие покрытия с изгибно-жесткими нитями целесообразно проектировать при сравнительно небольших пролетах в покрытиях, имеющих малую постоянную и большую временную нагрузки.

Примерами применения висячих покрытий с изгибно-жесткими нитями могут быть два олимпийских объекта в Москве: плавательный бассейн эллиптической формы размером 126X104, м, перекрытый изогнутыми но квадратной параболе фермами, и спортивный зал в виде неправильного шестиугольника размером 78X66 м, перекрытый прямолинейными фермами, пересекающимися в ключе под тупым входящим углом (см. 221). По своим технико-экономическим и конструктивным показателям оба покрытия значительно уступают мембранным.

В большинстве висячих покрытий основным несущим элементом является стальной канат. Для висячих покрытий в основном используют канаты одинарной и двойной свивки. Различными способами стабилизации отдельных тросов можно создать вантовые системы различных типов. Для однопоясных систем необходимо устройство достаточно тяжелой конструкции покрытия. Вантовые покрытия можно применять для покрытий зданий практически любого очертания в плане. Недостатком однопоясной висячей системы является: - ее неустойчивость под различными видами сосредоточенных и несимметричных нагрузок, под которыми она меняет свою геометрию; - вследствие отсутствия верхнего сжатого пояса сжатие воспринимается внешним распором, который гасится жесткими фундаментами или опорами на диски перекрытий (в атриумах). Поэтому однопоясные системы требуют стабилизации. На рассвете развития вантовых систем в 60-х гг. применяли два вида стабилизации.

15.Способы стабилизации висячих конструкций покрытия

1. Пригруз покрытия

Такой метод стабилизации поверхности покрытия целесообразен для провисающих мембран, прототипом которых служат висячие оболочки с параллельным или радиальным расположением вант. В данном случае используют массу утеплителя, укладываемого галитно или в виде бетонной рубашки. Основным условием обеспечения стабилизации оболочки считают превышение нагрузкой от массы покрытия ветрового отсоса. В качестве пригруза покрытия можно использовать массу центрального кольца, светового или аэрациоиного фонаря, водосточных труб и лотков, подвешиваемого технологического или .инженерного оборудования.

2. натяжение внешних оттяжек, соединенных с опорным контуром. Реализация такого способа возможна при наличии шарниров в опорном контуре;

3. увеличение размеров опорного контура для висячих систем. Для создания предварительного напряжения, таким образом, необходимо включение в опорном контуре распирающих устройств;

4.Стабилизирующие изгибно-жесткие элементы рекомендуется располагать вдоль линий шавных кривизн поверхности оболочек в одном или двух взаимно ортогональных направлениях.

Стабилизирующие элементы, расположение которых в плане должно быть увязано с шириной тонколистовых полотнищ н шагом наружных колонн, рекомендуется использовать в качестве постели для монтажа мемфаны. Они выполняются металлическими из сплошных прокатных или сварных элементов или в виде висячих ферм.

5.Предварительное напряжение мембран осуществляется различными способами в зависимости от формы поверхности покрытия:

притягиванием мембраны к контуру с помощью натяжных устройств или изменением положения опорного контура (оболочки отрицательной гауссовой кривизны, плоские обшивки) натяжением нижнего пояса, элементов решетки или оттяжек вантовых ферм, включенных в пролетную конструкцию (оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны); притягиванием концов поперечных элементов постели к основанию (цилиндрические оболочки).

Важным конструктивным моментом у всех висячих покрытий является восприятие распора. В конструкциях с круглым или овальным в плане контуром распор полностью в нем погашается; контур в основном работает на сжатие и лишь при отдельных неравномерных положениях нагрузки воспринимает также и некоторые изгибающие моменты. Такая конструкция висячего покрытия внешне безраспорная, т. е. вертикальные опоры воспринимают вертикальные усилия.

Иначе обстоит дело с прямолинейным контуром. Опоры здесь воспринимают от покрытия как вертикальные нагрузки, так и распор, передавая равнодействующую от этих усилий на фундамент. В этих случаях часто опорам придают наклонную форму, с тем чтобы равнодействующая проходила возможно ближе к оси опоры при разных положениях нагрузки на покрытии.

Большие значения распора при горизонтальной подошве фундамента могут вызвать сдвижку фундамента вдоль плоскости подошвы; чтобы этого не произошло, иногда приходится давать соответствующий уклон подошве фундамента. В тех случаях, когда проект сооружения позволяет соединить противолежащие фундаменты железобетонными ребрами или распорками, горизонтальные усилия в фундаментах могут быть ими погашены.

Пример рационального погашения распора от покрытия в здании с закругленными торцами, представляющими собой вертикально поставленные своды. В местах перехода этих сводов -- криволинейной стены в прямолинейную -- они стянуты затяжками, погашающими в сводах распор, поэтому горизонтальные усилия от висячего покрытия передаются на стены и на фундамент и погашаются в нем встречными направлениями этих усилий, вследствие чего весь ленточный фундамент под наружными стенами сооружения работает как обычный, безраспорный.

16. Ограждающие конструкции висячих покрытий: железобетонными плитами, металлическим настилом, металлическими пластинами, металлическими мембранами

Одним из основных конструктивных элементов современного одноэтажного пролетного промышленного здания являются конструкции покрытия, которые состоят из несущей (балки, фермы, арки) и ограждающей (плиты и элементы покрытия) части; Одноэтажные промышленные здания проектируют чаще всего по каркасной системе, образованной стояками (колоннами), вмонтированными в фундамент, и ригелями (фермами или балками).

Покрытия большепролетных одноэтажных зданий ограждают внутреннее пространство от атмосферного и температурного влияния внешней среды. Выполняются пологими (i= 1/12; 1/10) или плоскими (i<=2,5%). Состоит совмещенное покрытие из настила, пароизоляции, утеплителя и кровли. Настил обычно выполняется из отдельных плит покрытия (из железобетона, из легкого бетона или из небетонных материалов.

Большое применение получили крупноразмерные железобетонные сводчатые оболочки -- КЖС и гипары, перекрывающие пролеты 18 и 24 м. Эти оболочки устанавливают в направлении главного пролета здания без применения таких пролетных конструкций, как фермы. По расходу материала эти настилы показали себя как наиболее экономичные среди железобетонных. Кроме железобетонных ребристых плит из тяжелого бетона в покрытиях применяют также и легкобетонные плиты, а также легкие плиты с применением асбестоцементных листов. Легкобетонные плиты могут быть применены в комбинации с тяжелой ребристой плитой как самостоятельные плиты без ребер и с ребрами, а также как комплексные плиты со всеми необходимыми слоями, включая и гидроизоляцию. Легкие плиты с использованием асбестоцементных листов могут также быть успешно использованы в легко-сбрасываемых покрытиях, которые возводят над помещениями с взрывоопасным производством. По техническим условиям легкосбрасываемые плиты не должны иметь массу, превышающую 120 кг/м2. Особое место в покрытиях большепролетных зданий занимают стальной и алюминиевый тонколистовой профилированные настилы. Стальной выпускают в двух вариантах: высотой 60 и 79 мм. Удобство такого настила заключается в его незначительной массе, в простом соединении отдельных листов по методу наложения и в приспособляемости к любым формам плана покрытия, независимо от ширины и длины. Однако такой настил требует установки ригелей, на которые он опирается с шагом не более Зм. Стальной профилированный настил к ригелям крепят самонарезающими болтами. В тех случаях, где применяют алюминиевый настил и стальные ригели, между алюминием и сталью должна быть проложена надежная изоляция, не допускающая соприкасания этих двух разнородных металлов. Тонколистовой профилированный настил может быть применен с заполнением ребер бетоном и образованием железобетонной плиты над ребрами. Толщина такой плиты определяется расчетом, однако она не может быть менее 30 мм. Этот настил может быть применен и без заполнения ребер, что также определяется расчетом. Поверх настила укладывают слой пароизоляции, а затем утеплитель и гидроизоляционный ковер, как в обычных покрытиях. В неотапливаемых помещениях профилированный настил играет роль кровли. Отвод воды с покрытий одноэтажных зданий осуществляется как наружу (организованный и неоргани; зованный), так и во внутренние водостоки. Там же приведены детали примыкания к стенам, решения температурных швов и т. п.

Рис. 31 а -- покрытие арены в США; б -- покрытие певческой эстрады в Таллинне; в -- вантовая предна - пряженная сетка с тросами-подборами; г -- сетчатое, многомачтовое покрытие выставочного павильона ФРГ в Монреале; д -- его план с горизонталями; / -- несущие ванты; 2 -- предварительно напряженные, стабилизирующие ванты; 3 -- две пересекающиеся наклонные арки -- опорный контур; 4 -- оттяжки, используемые как каркас ограждения; 5 -- передняя наклонная арка; 6 -- задняя опорная арка, опертая на стену; 7 -- опоры; 8 -- трибуны; 9 -- фундаменты; 10 -- фундамент под стену; // -- тросы-подборы; 12 -- оттяжки; 13 -- анкеры; 14 -- мачты под верхнее опи - рание тросов-подборов; 15 -- горизонтали покрытия

Мембранные покрытия, состоящие из свободно провисающих или предварительно натянутых металлических листов имеют то преимущество перед Байтовыми конструкциями, что мембраны являются одновременно и несущей, и ограждающей конструкцией.

Рис. 32

В висячих оболочках над зданиями прямоугольного плана не встречается затруднений с отводом воды, которая при небольших уклонах кровли свободно стекает к торцам здания. В таких оболочках другие сложности --в каждом отдельном случае приходится находить особое, наиболее удобное решение для восприятия и передачи в грунт распора, возникающего в оболочке. При строительстве гаража в Красноярске такое решение нашли, устроив опоры в виде стоек с оттяжками, заанкеренными в грунт. Ограждение в этом случае установили наклонно в плоскости оттяжек.

Пространство между наклонным ограждением и стойками было использовано для размещения вспомогательных служб и мастерских.

Важным элементом висячих покрытий является опорный контур Обычно опорный контур имеет прямоугольное сечение и изготовляется из железобетона, как монолитного, так и сборного.

Покрытие из трехслойных утепленных панелей крепится на прокладке из гетинакса, закрепляемой на пластинках, одновременно скрепляющих и пересечение вант. При этом верхние пластины панелей могут свариваться.

Покрытие типа висячей оболочки монтируют на крюках, на которых сборные железобетонные плиты подвешивают к несущим тросам. В швах между панелями, в которых несущих тросов нет, панели соединяют с помощью выпущенной из бетона арматуры, которую сваривают.

Панели временно пригружаются, и швы между ними замоноличиваются. После затвердения бетона в швах временная нагрузка снимается и тросы, растянутые под временной нагрузкой, стремясь сжаться, обжимают железобетонное висячее покрытие, превращая его в предварительную напряженную висячую оболочку.

Важным конструктивным моментом у всех висячих покрытий является восприятие распора. В конструкциях с круглым или овальным в плане контуром распор полностью в нем погашается; контур в основном работает на сжатие и лишь при отдельных неравномерных положениях нагрузки воспринимает также и некоторые изгибающие моменты. Такая конструкция висячего покрытия внешне безраспорная, т. е. вертикальные опоры воспринимают вертикальные усилия.

Иначе обстоит дело с прямолинейным контуром. Опоры здесь воспринимают от покрытия как вертикальные нагрузки, так и распор, передавая равнодействующую от этих усилий на фундамент. В этих случаях часто опорам придают наклонную форму, с тем чтобы равнодействующая проходила возможно ближе к оси опоры при разных положениях нагрузки на покрытии.

Участие ограждающих конструкций в совместной работе с вантами улучшает стабилизацию покрытия при всех видах загружения, за счет преднапряжения стабилизация улучшается только при воздействии симметричной распределенной навдзки, а также локальной и сосредоточенной в середине пролета. Изменения кривизны в этом случае уменьшаются в 1,5-2 раза.

17. Инверсионная кровля. Особенности. Состав конструкции. Отличие от плоской кровли. Защита утеплителя

Инверсионная кровля в плоских крышах

Так уж получилось, что большинство домов и новых коттеджей России и Украины созданы со скатными кровлями. Плоская кровля для коттеджей сейчас не в моде, но для всевозможных выступающих частей особняка или террасы ее используют. Плоская кровля, которая часто называется мягкой кровлей, в своем

составе содержит несущую плиту, где на слой пароизоляции укладывается материал теплоизоляции в виде минераловатных плит с защитой от влияния дождя ковром гидроизоляции с использованием рулонного битумного материала (еврорубероид). (Рис 1)

Хотя такая конструкция и применяется, часто она имеет множество недостатков. Часто не получается полностью создать герметичность слоя пароизоляции, и в из-за этого пар попадает в утеплитель и собирается в нем, так как ковер гидроизоляции препятствует выходу влаги в виде пара. Постепенно утеплитель, набрав много воды, отдает ее на потолок, в котором образуются влажные пятна. А если вдруг еще ударили холода, замершая вода просто разрывает гидроизоляцию от основы. Таким образом, ковер гидроизоляции постоянно получает климатические и механические удары, которые создают трещины и туда попадает вода, а потом соответственно найти точки протечки очень дорого и проблематично.

Инверсионная кровля. Рис 2Поэтому применяется новое решение плоской кровли, это инверсионная кровля, не имеющая перечисленных выше недостатков. Особенность такого вида кровли в том, что слой

теплоизоляции находится над слоем гидроизоляции (рис 2). Применение такой конструкции не дает влиять как ультрафиолету так температурным скачкам, частых прохождениям нулевой температуры и в том числе механических воздействиях, что дает возможность значительно увеличить время использования инверсионной кровли, если (рис. 2) 1 - перекрытие, 2 - гидроизоляционный ковер, 3 - утеплитель из экструдированного пенополистирола, 4 - фильтрующий материал,5 - слой гравия толщиной не менее 50 мм сравнивает ее с плоской кровлей (мягкой) кровлей. Инверсионная кровля может использоваться для эксплуатации самой кровли, где можно с пользой проводить время.

Пенополистирол

Применение утеплителя для монтажа инверсионной кровли.

Особое внимание для тепления инверсионной кровли занимает выбор утеплителя, он, как правило, используется со способностью сохранять свои отличные теплоизоляционные характеристики при присутствии влаги. Такими особенностями, как правило, обладают экструдированный пенополистирол, имеющих закрытые поры и с нулевым водопоглощением, а также достойные характеристики теплозащиты при использовании при присутствии влаги с достаточной прочностью.

Толщина слоя утепления с применением экструдированного пенополистирола прямопропорциональна коэффициенту теплопроводности - лямбда

При лямбда =0.03 Вт/мС толщина пенополистирола составляет 15 см

При лямбда =0.035 Вт/мС толщина пенополистирола составляет 16,5 см

При лямбда =0.04 Вт/мС толщина пенополистирола составляет 18 см

Инверсионная кровля. Рис 3 Как защитить утеплитель в инверсионных крышах?

Для того чтобы защитить утеплитель от возможного всплытия, влияния ультрафиолета и большого ветра его накрывают промытым окатанным гравием, имеющим размеры от шестнадцати до тридцати двух миллиметров. Причем песок для пригрузки не используется.

Толщина пенополистирола до 0.5 см - толщина слоя гравия 0.5 см

Толщина пенополистирола до 0.6 см - толщина слоя гравия 0.6 см

Толщина пенополистирола 0.7- 0.8 см - толщина слоя гравия 0.7 см

Толщина пенополистирола 0.9 - 1.1 см - толщина слоя гравия 0.8 см

Толщина пенополистирола 1.2 см - толщина слоя гравия 0.8 -1.2 см

Также можно использовать брусчатку или тротуарную плитку в качестве пригруза. В случае использования инверсионной кровли для газона или цветника, то в таком случае почва (рис. 3) 1- железобетонная плита перекрытия, 2 - грунтовочный слой, 3 - гидроизоляционный ковер из рулонных материалов, 4 - экструдированный пенополистирол, 5 - фильтрующий материал, 6 - дренирующий слой гравия, 7 - фильтрующий материал, 8 - почва может играть роль защитного слоя (рис3).

Инверсионная кровля. Рис. 4Слой гравия накладывается на особый фильтрующий материал, обычно это стеклохолст и др., с их особенностями хорошего пропуска воды, но задержкой крупных частиц почвы.

Состав конструкции инверсионной кровли

Одним из серьезных элементов конструкции является примыкание воронки водостока к покрытию.

По периметру укладывается дополнительный слой гидроизоляции с установкой фартука из металла с созданием уклона ковра гидроизоляции в сторону воронки водостока (рис. 4)

Также надежно обеспечивает примыкание инверсионной кровли к стенке дома слой дополнительной гидроизоляции с креплением к наружной стене повыше самого уровня покрытия (рис. 5).

Для того чтобы увеличить свойства теплоизоляции покрытия и минимизации возможности появления трещин в точке перегиба ковра гидроизоляции возле наружной стены и (рис. 4) 1- железобетонная плита перекрытия, 2 - грунтовочный слой, 3 - гидроизоляционный ковер из рулонных материалов, 4 - экструдированный пенополистирол,5 - фильтрующий материал,6 - дренирующий слой гравия,7 -

металлический фартук,8 - колпак водосборной воронки, 9 - дополнительный слой гидроизоляции

Инверсионная кровля. Рис 5парапетов создают скос из материала теплоизоляции (рис. 6). Установка по периметру покрытия бетонных тротуарных плиток позволяет защитить слой теплоизоляции от механических возможных повреждений, и повышают стойкость слоя гравия к ветру.

Во время дождя или таяния снега основная вода уходит через водосточную систему, но часть ее попадает в пространство между ковром гидроизоляции и утеплителем, и в последующем выходя через стыки утеплителя, испаряется. Для обустройства инверсионной кровли в случае с верхним слоем, имеющим слабую паропроницаемость (бетонная плитка, земля) применяется сверху слоя пенополистирола слой дренажа, который не мешает диффузии пара, к примеру, щебневый слой или слой гравия от четырех до восьми миллиметров с толщиной не менее двадцати миллиметров (рис.7)

Если для несущих конструкций используются плиты ребристые имеющие маленькую толщину, то бывает конденсирование воды под слой утеплителя.

Для этого применяется два слоя утеплителя: один над ковром гидроизоляции, а (рис. 5) 1 - железобетонная плита перекрытия, 2 - грунтовочный слой, 3 - гидроизоляционный ковер из рулонных материалов, 4 - экструдированный пенополистирол,5 - фильтрующий материал,6 - дренирующий слой гравия диаметром 4-8 мм,7 - дренирующий слой гравия диаметром 16-32 мм,8-тротуарная плитка,9 - слой почвы (не обязателен),10 - наружная стена,11 - нетвердеющий герметик,12 - металлический фартук,13 - наружная обшивка стены,14 - дополнительный слой

Утепление плоских кровель

Для утепления простых распространенных кровель плоскую кровлю переделывают в инверсионную кровлю в случае достаточной прочности несущих конструкций. Если нет протекания воды, то утеплитель укладывается сразу на поверхность ковра гидроизоляции. В случае плохой гидроизоляции, она меняется или дополнительно укладывается слой еврорубероида (рулонной гидроизоляции). На такой ковер гидроизоляции устанавливается плиты их экструдированного пенополистирола и с присыпкой его слоем гравия с толщиной не меньше 0.5 см (рис.9).

Большое внимание необходимо обратить на герметизацию ковра гидроизоляции в точке прохождения трубы от водосливной воронки. В случае отсутствия утепления - место примыкания воронки делается по варианту

(рис. 6) 1 - железобетонная плита перекрытия, 2 - грунтовочный слой, 3 - гидроизоляционный ковер из рулонных материалов, 4 - экструдированный пенополистирол, 5 - фильтрующий материал, 6 - слой гравия толщиной не менее 50 мм,7 - дренирующий спой из мелкого (4-8 мм) гравия, 8 - настил из тротуарной плитки,9 - теплоизоляционный материал

Инверсионная кровля. рис 7рис.4, а в случае устаревшего слоя теплоизоляции утеплитель выбирается по периметру воронки и на то место устанавливается брус из дерева (рис.10)

Перед началом инвертирования простой плоской кровли по всей площади производится парапет, имеющий высоту не меньше 50 сантиметров, выполненный с использованием монолитного железобетона. Просверлив отверстия, куда замоноличивают стрежни анкера. Каркас из арматуры парапета соединяется со стержнями (анкерными) и устанавливается опалубка с заливом бетона. И затем начинается работа по обустройству инверсионной кровли. Для недопуска промерзания бетонного парапета поверхность

Системы водоотвода

Спонсор раздела 'Крыши' - Компания 'ТехноНИКОЛЬ'

Отвод воды с поверхности крыши является одной из важнейших задач. В самом простейшем варианте вода с кровельного покрытия (скатной крыши) стекает непосредственно на землю. Такой способ водоотвода обычно называют неорганизованным.

Неорганизованный водоотвод оправдан исключительно в небольших строениях с односкатной крышей, причем при условии, что вода не будет попадать на тротуары. Неорганизованный водоотвод приводит к повреждению элементов фасада, разрушению цоколя, преждевременному износу фундамента из-за чрезмерно высокой гидростатической нагрузки. Перечисленные негативные последствия могут быть частично уменьшены, увеличением выноса карниза (как правило, не менее 60 см). В данном материале остановимся только на организованном водоотводе. Известны два типа организованного водоотвода - внутренний и внешний.

При внутреннем водоотводе трубы располагаются внутри здания, обычно в отдалении от наружных стен. Кровельное покрытие, ендовы и разжелобки в этом случае должны иметь уклоны к водоприемным воронкам. Водоприемные воронки необходимо располагать равномерно по площади кровли на пониженных участках и на расстоянии не менее 500 мм от парапетов и других выступающих частей здания. Площадь кровли, приходящаяся на одну воронку должна устанавливаться из расчета 0,75 м2 кровли на 1 см2 поперечного сечения трубы.

При организованном наружном водоотводе стекающая с кровли вода по желобам отводится к наружным водосточным трубам. Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при устройстве этого вида водоотвода, это - обмерзание карниза и стыка скатов, а также намокание ограждающих конструкций. Для решения этой проблемы необходимо проведения комплекса мероприятий (применения систем антиобледенения кровель). Особое внимание также должно уделяться способам крепления отдельных элементов друг к другу и установке водосточных желобов (лотков).

Любая система наружного водоотвода состоит из горизонтальных настенных или подвесных желобов, вертикальных водосточных труб и сливов, посредством которых вертикальные элементы водосточной системы соединяются с горизонтальными элементами.

При устройстве организованного наружного водостока в снежных районах не рекомендуется делать так называемые настенные желоба. Желательно устанавливать только подвесные лотки под краем карнизного свеса (слива). При этом наружный, открытый край лотка должен быть не выше условной плоскости, и как бы продолжающим поверхность вышележащего ската. Это необходимо, чтобы снег, скатывающийся с кровли, не сорвал лоток с креплений. Середина лотка (дно) должна находиться на вертикали под краем карнизного слива, чтобы вся дождевая вода стекала в лоток. Пример установки водосточного лотка показан на (рис. 2).

До недавнего времени системы наружного организованного водоотвода выполнялись, в основном, из оцинкованной стали, алюминия или асбестоцемента. Мы не будем описывать устройство традиционных, всем хорошо знакомых, водосточных систем. Рассмотрим более подробно водостоки из новых материалов: оцинкованной стали с полимерным покрытием и ПВХ.

Современные системы водоотводов имеют полную комплектацию всех необходимых элементов (рис. 3), в том числе и крепежа. Форма желобов и труб может быть круглой и прямоугольной. Применения того или иного типа элементов определяется эстетическим восприятием общей архитектуры здания и выбирается архитектором или хозяином здания.

Системы водосливов имеют самый широкий спектр размеров желобов и труб. Размер каждого элемента рассчитывается в соответствии с требованиями нормативных документов, при этом всегда есть возможность комбинировать размеры элементов, делая каждый раз оптимальный выбор по стоимости комплекта. При расчете учитывается уклон и площадь крыши, а также количество и расположение точек стока воды.

Западные фирмы производители водосточных систем предлагают следующую методику выбора необходимых труб и желобов (рис. 5). Предположим, что требуется обеспечить отвод воды с двускатной крыши дома, с площадью основания 252 м2 (14м х 18м =252 м2) и с двумя круглыми водостоками по обеим сторонам дома. Примыкающая площадь крыши к одному водостоку составляет 63 м2 (7м х 9м =63 м2). Исходя из полученных данных, по специальным таблицам, подбираются типы подходящих водосточных труб и желобов. (В нашем примере, по материалам фирмы REHAU, это будут желоба марки RG125, а трубы - RW100).

Водосточные системы из оцинкованной стали с полимерным покрытием

Для производства элементов водосливных систем применяют горячеоцинкованную сталь толщиной 0,6-0.7 мм. В качестве полимерного материала используется пластизоль, с толщиной слоя 100 мкм, причем в отличие от кровельного материала, полимер наносится на обе стороны листа (рис. 6).

Высокие качественные показатели металла с пластиковым покрытием (для материала, например шведского концерна SSAB TUUNNPLAT) по гигиеническим, противопожарным, механическим, климатическим и другим параметрам и возможность его применения на всей территории России, подтверждены Техническим Свидетельством ГОССТРОЯ России и лабораторными испытаниями, проведенными в Федеральном Центре Сертификации Госстроя РФ.

Благодаря пластиковому покрытию (пластизолю) система водослива может выдерживать перепады температур от -50 0С до 120 0С, что позволяет использовать ее в любых климатических условиях.

Применения стали с полимерным покрытием создает неограниченные возможности цветовых решений. Фирма Lindab Profil AB, принадлежащая промышленной группе Lindab (Швеция) поставляет восемь стандартных цветов. Наиболее популярны сегодня: темно-коричневый, кирпично-красный, темно-серый, белый и черный.

стальных водосливов имеют самую широкую номеклатуру разнообразных элементов в каждом из типоразмеров.

Рассмотрим представляемую номенклатуру изделий на примере фирмы Lindab Profil AВ. У данной фирмы имеется 14 типов крюков крепления желоба, 6 типов креплений водосточных труб, 2 типа заглушек желобов, системы отвода воды в дренаж, переходные и стыковочные элементы для водосточных труб, приспособления для сбора дождевой воды, фильтры, ограничители перелива желобов.

Надежности систем водостоков уделяется особое внимание. Так, например, существует специальное решение для усиления пояса водосточного желоба, исключающее его срыв снегом и льдом в зимний период. Ограничители перелива снижают риск перелива желобов в критических местах (вальмы, примыкания фонарей и пр.), там, где потоки дождевой воды очень велики. Самоочищающиеся фильтры не позволяют кровельному мусору попадать в дренажную систему.

Всего в каждом типоразмере системы насчитывается более 30 наименований изделий. Широкая номеклатура изделий позволяет проектировщику легко (как в детском конструкторе) собрать самые разнообразные водоотводные системы домов.

Преимуществом водосточных систем из оцинкованной стали, по сравнению с аналогичными системами их ПВХ, является то, что расширение стали при повышенных температурах гораздо меньше, чем расширение пластика. Поэтому отпадает необходимость в применении специальных, расширительных элементов.

Достоинствами стальных водосточных систем также является:

Высокая прочность элементов, что очень важно для систем работающих под нагрузкой снега и льда.

Простота и легкость монтажа (отсутствие при монтаже дополнительных уплотнителей, клея, мастик, силикона и т.п.), точность соединения всех элементов.

Широкий спектр цветовых решений

Долговечность использования систем обеспечивается высокой коррозийной стойкостью полимерного покрытия и стойкостью покрытия к воздействиям среды.

Стоимость системы водостоков, как правило, определяется сложностью кровли, высотными отметками и, конечно же, площадью. При этом для большинства типов кровель этот показатель лежит в пределах 10-30% стоимости кровли.

Многие производители материалов для металлических кровель предлагают и свои, фирменные системы водоотводов. Среди российских производителей к таким, например, можно отнести: БУКОВО, МОСКОВСКИЙ ЦЕНТР КРОВЛИ, СТРОЙПРОМЕТ.

Продукция западных компаний представлена фирмами: GASELL, LINDAB (Швеция), RANNILA, TERAS-TAIVE (Финляндия) и другими.

Водосточные системы из ПВХ

Не так давно на Российском рынке появились пластиковые водосточные системы из ПВХ (рис. 7). Они устойчивы к неблагоприятным природным воздействиям, коррозии, химическим воздействиям (кислот и углеводородов) и ультрафиолетовым лучам.

Соединение отдельных элементов может осуществляться клеевым способом, а также с помощью резиновых уплотнителей. Никогда нельзя совмещать клеевую систему с соединениями на резиновых уплотнителях.

Элементы водосточной системы из ПВХ сохраняют свою пластичность при температуре до -40 0С.

Пластмассовые конструкции, так же как и ряд других материалов, имеют свойство менять линейные размеры при температурных перепадах. Для того чтобы нивелировать негативные последствия этого явления, применяются расширительные элементы (рядовые и воронки). Они устанавливаются в соответствии с рекомендациями фирм - производителей.

Водосточные системы из ПВХ представлены на Российском рынке следующими фирмами: ICOPAL (Финляндия), NIKOLL (Франция), PLASTMO (Дания), REHAU (Германия), и другими.

18. Тентовое покрытие

Тентовое покрытие -- предварительно напряженная конструкция. Натяжение оболочки тента осуществляется механическим путем: оттягиванием углов, подъемом опорных стоек, притягиванием промежуточных точек тента к земле или оттягиванием их кверху, искривлением жесткого опорного контура и др. В результате в оболочке возникает начальное натяжение о. Форма поверхности тента должна удовлетворять двум основным требованиям: 1) обеспечению равномерного распределения предварительного натяжения по всей поверхности оболочки; 2) жесткости формы* после создания в оболочке предварительного натяжения.

Рис. 33 Схема элемента тентовой оболочки: а -- центры и радиусы главных кривизн; б -- работа оболочки при нагрузках, направленных вниз; в -- то же, вверх.

Если контур оболочки в пространстве не зафиксирован и им служат канаты, закрепленные в отдельных точках, то требуется решить два взаимосвязанных нелинейных дифференциальных уравнения. Такие задачи отличаются чрезвычайной сложностью и аналитически трудно разрешимы. Их решение возможно лишь при использовании метода конечных элементов. Приближенно форма такой оболочки, оконтуренной гибкими нитями, может быть легко найдена с помощью физического моделирования (мыльные или тонкие резиновые пленки, эластичные ткани и сетки из упругих нитей).

Тентовые покрытия обычно применяются для временных сооружений. Состоят они из мягкой водонепроницаемой ткани, которая натягивается, закрепляясь одними концами за возвышающиеся опоры, другими -- за анкеры в грунте или за оттяжки, за тросы-подборы и т. п. По своей статической работе тенты очень близки сетчатым, предварительно напряженным вантовым покрытиям, с той только разницей, что вантовые сетки из металлических канатов могут выдержать значительно более высокие напряжения, чем ткань из хлопчатобумажных или синтетических нитей. Поэтому и пролеты, которые могут перекрыть такие тенты, существенно меньше, чем пролеты сетчатых вантовых покрытий, и редко превосходят 10 м.

Они представляют собой криволинейные поверхности (гипары), седловидные поверхности и др. Тент может быть натянут и на многопролетный каркас с наклонными стойками. Такой тент в своей верхней части опирается на опорный трос, соединяющий вершины противостоящих наклонных стоек, а в нижней части прижимается накладным тросом. От величины стрелы провисания опорного троса и стрелы подъема накладного троса зависит и архитектурная форма покрытия.

Натяжение тентов производится подтягиванием оттяжек, заанкеренных в грунт, накладных тросов, тросов-подборов и т, п.

Тент может иметь сложную поверхность, например, состоящую из взаимно пересекающихся гипаров причем сами линии пересечения, если нет соответствующих накладных тросов, могут быть размытыми, т. е. закругленными. При таком решении концы тента не обязательно должны доходить до уровня грунта, а могут заканчиваться оттяжками, концы которых на некотором расстоянии от покрытия были бы заанкерены в грунт.

Наиболее распространены следующие тентовые покрытия:

· ПВХ (полиэстер, покрытый поливинилхлоридом),

· EPDM (этиленпропилендиеновый сополимер),

· PTFE (стекловолокно, покрытое политетрафторидэтиленом),

· ETFE (пленки из этилентетрафторидэтилена).

ПВХ-ткани и PTFE-плёнки могут быть светоблокирующими и полупрозрачными. Также следует отметить использование полимерных сеток различного назначения, пористостью от 14% до 60%.

Рис. 34

Она состоит из основы - ткани из полиэфира (полиэстера, лавсана), покрытой с двух сторон поливинилхлоридом и защитным лаком. Ткань основы может быть разного плетения - 6х6, 7х7, 8х8, 9х9 или 12х12 нитей, толщиной, как правило, 110 текс. От основы зависит прочность ПВХ-ткани и ее способность к натяжению.

...