Складчатые покрытия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра проектирования зданий

Реферат

по теме: «Складчатые покрытия»

Выполнила: ст.гр. 4ПЗ301

Фахразиева Л.А.

Казань, 2017г.

Содержание

Введение

1. Складчатые покрытия

2. Примеры

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Складчатые конструкции складки, тонкостенные строительные конструкции типа оболочек, состоящие из плоских взаимно пересекающих элементов.

Отдельный элемент балочного типа со складчатым профилем поперечного сечения называют - складкой.

Внешние нагрузки вызывают в складках и складчатых системах преимущественно внутренние усилия, действующие в срединных поверхностях граней; наряду с этим грани работают на изгиб, вызываемый нормальными к ним составляющими внешних нагрузок.

Складчатые конструкции позволяют перекрывать большие пролеты (от 20 до 100 м) при экономном расходовании материала и часто определяют архитектурно-художественную выразительность сооружения.

Складчатые конструкции выполняют из различных материалов: из дерева, металла, железобетона, пластмассы, твердые волокнистые плиты и составные конструкции из алюминия.

Складчатые конструкции из пластмасс ждет широкая сфера применения в качестве различных ограждений и складских сооружений, учитывая их низкую стоимость. Однако проблема гибкости стыков, особенно в узловых соединениях элементов конструкции при ее трансформации, сложна и требует точного математического анализа.

Различают три вида статических схем складчатых конструкций: балочную, арочную и рамную. В балочной схеме складки опирают на торцовые балки-диафрагмы или стены, передающие давление на стойки.

Многообразие форм и конструктивных систем дает возможность архитектору не только максимально выразить в композиции пластику и пространственный характер этой формы, но и использовать их технические возможности.

Внедрение складчатых конструкций в практику строительства общественных и промышленных зданий и сооружений, к которым предъявляются различные эксплуатационно-технологические требования, соответствует духу современного строительства.

Плоские или арочные складчатые конструкции позволяют весьма экономично осуществлять перекрытия больших пролетов.

Конструкций стен, покрытий с применением складчатых структур придает определенные архитектурные акценты всему сооружению в целом, и обеспечивают выразительное членение его объемов.

Складчатые конструкции экономичны как при строительстве индивидуальных объектов, так и в случае применения серийно изготовляемых сборных элементов.

складка железобетонный покрытие

1. Складчатые покрытия

Складчатое покрытие представляет собой систему, образованную из наклонных к горизонту (не менее 30°) плоских элементов - граней, верхние и нижние кромки которых соединены по длинным сторонам и работают совместно.

Форма поперечного сечения складок может быть треугольной, трапециевидной, сложной и полигональной (рис. 1.).

Рис. 1. а) - трапециевидная складка; б) - треугольная складка; в) - сложная складка;

Архитектурные композиции из складок весьма разнообразны. Плоские плиты (панели) в различных комбинациях способны перекрывать прямоугольные, многоугольные и круговые планы зданий.

По расходу материалов складчатые конструкции уступают другим формам покрытия, но им присущи архитектурная выразительность и относительная простота изготовления. Достоинством складок является их регулярность, определяющая повышенные эстетические качества, которые способствуют применению этих систем без подвесного потолка. Их целесообразно использовать в качестве шедовых покрытий для зданий производственного и общественного назначения.

Складки могут опираться на колонны или стены сооружения. По коротким сторонам они имеют торцевые диафрагмы или ребра.

В большинстве случаев складки проектируют в виде однопролетных систем; при необходимости их проектируют многопролетными и консольными. В поперечном направлении складки бывают многоволновыми, реже одно волновыми.

Складки могут использоваться в качестве ригеля двух - или трехшарнирной рамы.

В практике строительства чаще всего применяют призматические складки с треугольной или трапециевидной формой поперечного сечения. Выполняют складки обычно из железобетона, реже из армоцемента. Имеются примеры реализации их в клееной древесине и пластмассах. Складки из металла делают решетчатыми.

Железобетонные складки.

Складчатые покрытия возводят из монолитного, сборного и сборно-монолитного железобетона или армоцемента. Они образуются из наклонных плит - граней, жестко связанных по ребрам, бортовых элементов и диафрагм. Ребрами являются утолщения в местах сопряжения плит. Размеры перекрываемых пролетов от 12-36м.

Рис. 2. Складчатые покрытия: а - общий вид; б, в, г - типы поперчных сечений железобетонных складок; 1- складка; 2- бортовой элемент; 3, 4 - диафрагма; 5 - колонна.

Основные параметры складок и формы поперечных сечений показаны на рис.2. Пролет складки - l1; длина волны - l2. Высота h складки без предварительного напряжения назначается равной - (1/7…1/10) l/1; с предварительным напряжением - (1/15…1/20) l/1. Рекомендуемая высота бортового элемента h1=(1/20…1/30) l/1. Отношение h1/h может изменяться от 0,3 до 0,6. Толщина t плиты монолитной складки - (1/200…1/300) l/2 , но не менее 50 мм по технологическим условиям. Для плиты сборной складки величина t принимается не менее 30мм. Толщина армоцементных стенок составляет 20…30мм. Плита складки бывает гладкой или ребристой.

Ширину граней монолитной складки рекомендуется назначать не более 3,5м, чтобы толщина плиты получалась менее 10см. Для сборных покрытий ширину граней принимают из условия изготовления, транспортирования и монтажа. Размеры элементов не должны превышать по длине - 24м; ширине - 3,2м; весу - 15 тонн.

Ширина верхней грани складок назначается равной (0,25…0,4) l2. При указанной ширине грани длина волны l2 монолитной складки может быть не более 12м. В трехгранной складке длина волны l2 = 9…12м. При величине 12< l2 целесообразно проектировать полигональные складки или усиливать грани поперечными ребрами, образующими поля, близкие к квадрату.

Различают складки одно- и многопролетные, одно - и многоволновые. Иногда их проектируют с небольшим консольным свесом на одну или обе стороны покрытия.

Марка бетона для монолитных складок должна быть не выше 300-450. Угол наклона не более 35°, чтобы обеспечить возможность их бетонирования без двойной опалубки.

В наклонных гранях ставится арматура, полученная расчетом плиты в поперечном направлении, а на опорах арматура для восприятия главных растягивающих напряжений, определяемых из расчета складки как балки условного поперечного сечения. Армируются грани одинарными или двойными сварными сетками.

В следствии наклона граней в поперечном направлении складки от нагрузки возникает распор, для погашения которого на опорах, а иногда в пролете, устраивают сплошные или сквозные диафрагмы.

Рис. 3

Армоцементные складки.

Для армоцемента характерны тонкостенные конструктивные элементы толщиной 15-30мм при марке бетона не ниже 300.

Отличительной особенностью армоцементных складок является сочетание обычной стержневой арматуры и мелкоячеистых сеток, которые размещаются у поверхности, с защитным слоем толщиной около 5мм. Эти сетки обеспечивают высокую трещиностойкость материала, которая является наиболее существенным и необходимым свойством армоцемента. Чтобы защитить тонкие сетки от коррозии их оцинковывают либо наносят лакокрасочные покрытия.

Кровельные покрытия по армоцементным складкам могут выполняться обычными способами, например наклейкой рулонного ковра, возможны и лругие способы изоляции кровли: нанесение лакокрасочных покрытий; нанесение изоляционного слоя на основе синтетических смол; устройство пленочной изоляции.

Армоцементные конструкции состоят из самостоятельно работающих элементов; однако для повышения жесткости конструкции элементы часто соединяют между собой в швах. На первых порах эти элементы выполнялись сваркой выпусков арматуры, но это трудоемко. Сейчас ограничиваются устройством в соединениях отогнутых или петлевых выпусков арматуры с их нахлесткой (без сварки). Швы между сборными элементами замоналичивают бетоном, для чего торцы элементов делают скошенными. Иногда сборные элементы просто соединяют в нахлестку, либо в стыках укладывают специальные армоцементные профили. В торцах сборных элементов часто предусматривают диафрагмы, которые обеспечивают недеформируемость контура поперечного сечения и повышенной жесткости конструкции в целом.

Рис. 4. Соединение армоцементных элементов с поперечными диафрагмами 1- диафрагма; 2- стенка складчатого элемента; 3- верхняя полка; 4- сварные соединения; 5- цесентный раствор.

Армоцементные складки отличаются высоким расходом стали (до 500кг/). В связи с этим, а также весьма высокой стоимости тканых сеток по сравнению с другими видами арматуры их применяют лишь для конструкций с повышенными требованиями к трещиностойкости и герметичности.

Складки из древесины и пластмасс.

Складки изготавливают из древесины и полимерных материалов. Гранями складки могут служить клееные, клеефанерные, древесностружечные, дощато-гвоздевые балочные элементы и плоские трехслойные пластмассовые панели. Для повышения поперечной жесткости складок используют распорки, ребра жесткости и затяжки, устанавливаемые по длине складки. Пролет деревянных складок, обычно треугольного профиля, составляет 20…25м. Складчатыми покрытиями клеефанерной конструкции можно перекрывать пролеты до 30м. Высота h складок из древесных материалов находится в пределах (1/2…1/10) l1, а из полимерных материалов - (1/10…1/15) l1. Угол наклона граней к горизонту б = 20°…45°. Ширина l2 складок из древесины - 1,8…6,8 м, из полимерных материалов - до 1м. Толщину грани принимают (1/20…1/30) l1.

По своей конструкции грани складок из древесины могут представлять собой стенки дощатогвоздевых, дощатоклееных или клеефанерных двутавровых балок. Наиболее типичны трехслойные элементы в виде панелей, обшитых с обеих сторон фанерой, стеклопластиком или жестким поливинилхлоридом и средним слоем из пенопласта. В таких складках h=1/8l1.

Каркас клеефанерной панели состоит из продольных, поперечных и диагональных ребер, пустоты между которыми заполняют теплоизолирующим материалом. Отдельные элементы соединяются между собой болтами, на гвоздях, клеем и т.п.

Рис. 5. Деревянное складчатое покрытие треугольного профиля; а - треслойная складка с фанерной облицовкой на клеештыревых соединениях; б, в - верхний и нижний узлы (А и Б).

Наиболее сложными конструктивными деталями таких складок являются коньковые ребра и ендовы. Эти узлы могут быть жесткими или шарнирными с последующим ужесточением и гидроизоляционным уплотнением. В последнем варианте иногда используют шарнирно - петлевое соединение, что дает возможность складывать конструкции покрытия при транспортировке и развертывать их при монтаже.

Классификация конструктивных форм.

Треугольные складки (складки V- образного, или зигзагообразного профиля) применяются весьма широко. Уклон всех граней складок обычно принимают одинаковым; его значение зависит от заданной ширины и высоты складки. Применение складок, образованных из плоских элементов треугольного очертания, позволяет создавать архитектурно эффективные конструкции либо перекрывать сооружения.

Рис. 6. Сечения складок: а - треугольные; б - трапециевидные; в - прочие.

Трапециевидные складки имеют при той же высоте, значительно больший момент инерции, чем треугольные. Поэтому трапециевидные складки часто применяют в качестве целых сборных элементов покрытий, длина 15-20м, ширина 2-3м. Конструктивная высота меньше чем у треугольных складок. Трапециевидные складки весьма эффективны и экономичны при пролетах до 24м. Успешно применяются и для несущих стен.

Рис. 7

Прочие типы складок выполняются преимущественно в монолитном железобетоне. Их формы могут быть самыми разнообразными. Одна из возможных конструктивных схем - складчатое шедовое покрытие, образованное из треугольных или трапециевидных складок, в которых часть наклонных граней заменяется сплошным остеклением.

Применяются также складчатые (многогранные) цилиндрические оболочки, преимущественно монолитные. Возможно применение складок как несущих стен. При этом складки жестко заделывают в уровне фундаментов.

2. Примеры

1. Конструктивная система - складчатое шедовое покрытие, образованное из треугольных или трапециевидных складок, в которых часть наклонных граней заменяется сплошным остеклением. Примером такого решения является покрытие школы в Колорадо (США) архитекторы - Вагнер, Кетчем, Конкел.

2. Зал конгрессов в Имабари, Япония. Архитектор К. Танге, инженер Цубои. Япония. Размеры складок: L=29,25м, В=4,5м, Н=2,2м, d=18cм.

Покрытие и стены здания образованы складчатыми рамами из монолитного железобетона с обычным армированием.

Рис 8. Покрытие школы в Колорадо (США) архитекторы - Вагнер, Кетчем, Конкел.

Рис. 9. Зал конгрессов в Имабари, Япония. Архитектор К. Танге, инженер Цубои.

3. Покрытие цеха туннельных печей в Германии. Архитекторы Бизольд, инженеры Рюле и Рихтер. Размеры складок: L=30м, В=6м, Н=1,73м, d=5,5cм. Складки выполнены из отдельных плит заводского изготовления; укрупнительная сборка складок с использование напряженной арматуры производилась на земле, на специальных подмостях. Монтировалось покрытие двумя кранами.

4. Покрытие блока обслуживания телебашни в Берлине. Германия. Архитекторы В. Герцог и Г.Ауст, инженер Р.Хайдер.

Наклонные консольные участки покрытия с радиально расположенными складками переходят в горизонтальные участки с параллельным расположением складок.

Рис. 10. Покрытие цеха туннельных печей в Германии. Арх. Бизольд, инж. Рюле и Рихтер.

Крутящие моменты, возникающие в гранях складок у линии перелома, воспринимаются высокими балками - диафрагмами. Для уточнения расчтной схемы покрытия были проведены испытания на модели. Консольные участки покрытия имеют достаточную несущую способность, поэтому в их вершинах опоры устраивать не надо. Прогибы складок частично компенсируются строительным подъемом. Наибольшие упругие прогибы (в вершинах консоли) составляют 15см.

5. Зал заседаний ратуши в Марле, Германия. Архитекторы И. Ван-дер-Брук и Я. Бакема (Роттердам), инженер Ф. Фессен (Эссен). Размеры складок: L=60м, В=4м, Н=3м, d=20cм.

Покрытие и стены - из треугольных складок с криволинейными напряженными арматурными пучками, усилия в которых составляют 50тс. Конструкция здания выполнена в монолитном железобетоне. Складки покрытия бетонировались за один прием при темпе укладки 13,5/ч. Для предупреждения усадочных трещин применялось частичное натяжение арматуры.

Рис. 11. Покрытие блока обслуживания телебашни в Берлине. Германия. Архитекторы В. Герцог и Г.Ауст, инженер Р.Хайдер.

Рис. 12. Зал заседаний ратуши в Марле, Германия. Архитекторы И. Ван-дер-Брук и Я. Бакема (Роттердам), инженер Ф. Фессен (Эссен).

Рис. 13. Зал заседаний ратуши в Марле, стена ратуши.

6. Церковь Сатриано - ди -Потенца, Италия. Архитектор Дж. Де-Лука, инженер М. Пагано. Размер складок: L=12,8м, В=1,825м.

Рис. 14. Церковь Сатриано - ди -Потенца, Италия. Архитектор Дж. Де-Лука, инженер М. Пагано.

Складчатая форма покрытия обеспечивает необходимую несущую способность. Складки имеют треугольные грани. Покрытие выполнено в монолитном железобетоне с применением стационарной опалубки.

7. Складчатая оболочка товарного склада в Милане, Италия. Пролет складок - 15м, толщина граней - 7см, с утолщением у опор. Напряженная арматура складок состоит из пучков, размещенных по три в бортовых элементах и по одному - в наклонных гранях. Пучки имеют криволинейное очертание, соответствующее эпюре продольных моментов. Каждый пучок состоит из шести проволок диаметром 5мм. Армирование граней выполнено стержнями из высокопрочной стали диаметром 5мм, с шагом 30см.

Рис. 15. Складчатая оболочка товарного склада в Милане, Италия. 1- напряженная арматура граней диаметром 5мм, 2- арматура граней диаметром 5, шаг 300мм в обоих направлениях.

8. Сборный складчатый свод сортировочного почтамта в Мюнхене, Германия. Проектирование и строительство осуществлены 1966-1967г. Фирмой «Диккерхов и Видман» (Мюнхен) совместно с главной дирекцией почтамта. Размеры: В=146,8м, L=4,87м, d=8,5см. Общая площадь покрытия около 19 тыс. кв.м. Складчатый свод кругового очертания. Принятое сечение складок обеспечивает максимальную гибкую жесткость и большой запас устойчивости при минимальном расходе бетона М 450. В поперечном направлении складки имеют достаточную гибкость, что позволило выполнить все покрытие без деформационных швов. Сборные элементы свода связываются по продольным стыкам монолитом бетона. Свод выполнен без стяжек, с ленточными бетонными опорами, расчленёнными семью поперечными швами. Проект признан наиболее рациональным по экономическим, архитектурном и конструктивным соображениям. Элементы монтировались на легких переставных листах из стальных труб.

Рис. 17

9. Здание Курского вокзала в Москве. В 1969--1972 архитекторы Г. Волошинов, В. Евстигнеев, М. Аникст, Т. Бархина.

10. Универсальный спортивный зал "Дружба" в Москве был построен для проведения соревнований XXII Олимпиады 1980 года. Авторами проекта являлись архитекторы И.А. Рожин (строивший "Лужники" в 1956 году), Ю. Большаков и В. Тарасевич.

Рис. 18

Комплекс помещений универсального зала сведен в компактный центрический объем, который и перекрыт пространственной системой. План сооружения--фигура промежуточная между квадратом (размером 88X88 м) и кругом, близкая к овалу; наибольший пролет 96 м. Наибольшая высота (считая от шарниров опор) 20 м. Объем здания около 100 000 м3.

Конструктивное решение

Конструкция сооружения решена, как уже отмечалось, в виде единой пространственной оболочки, которая явится одновременно и покрытием, и ограждающей конструкцией здания. Она состоит из пологой центральной оболочки размером 48X48 м, опирающейся на боковые оболочки также положительной гауссовой кривизны, но складчатого профиля; конструкция имеет два опорных кольца, представляющих собой пространственные волнообразные кривые.

Металлическая затяжка, обеспечивающая устойчивость складчатых оболочек, поставлена на восприятие кольцевых растягивающих сил и очерчена по замкнутому ломаному многоугольнику, соединяющему крайние точки складчатых оболочек в месте их перелома. Сечение затяжки представляет собой коробку, сваренную из двух уголков 200X25 и соединенную с покрытием в местах примыкания складок через закладные металлические Детали.

Рис. 19. Универсальный спортивный зал «Дружба» на Центральном стадионе имени В.И. Ленина в Лужниках слева -- общий вид; б -- фасад; в -- план покрытия; г -- разрез; внизу слева -- Интерьер; 1-- демонстрационный зал; 2--фойе; 3-- тренировочные залы; 4-- техниче-сКие помещения, в том числе камеры кондиционирования; 5 -- трибуны; 6 -- складчатые опоры (оболочки); 7-- центральная оболочка; 8 -- металлическая затяжка; 9 -- верхнее опорное железобетонное кольцо; 10 -- шарниры; 11 -- фундаментная плита

Рис. 20

11. Архитектурное бюро Николаса Гримшоу в сотрудничестве с инжиниринговой фирмой Ramboll завершили первый терминал международного аэропорта Пулково, который сможет принимать около 12 миллионов пассажиров каждый год. Архитекторы сделали кровлю терминала плоской с возможностью удаления дождевой и талой воды, а конструкция нижней части выполнена в виде золотистых складчатых поверхностей, которые помогают распределить вес на различные части конструкции.

Рис. 21

Заключение

В заключении можно отметить, что складчатые конструкции могут перекрывать достаточно большие пролеты до 60м, они легки - тонкостенные покрытия толщиной не более 15см, легки в сборке и малотрудоёмки. Они идеально подходят для покрытия промышленных зданий: ангары, склады, производственные помещения, в особенности шедовые покрытия; крупных общественных зданий таких как аэропорты, здания вокзалов, рынки, торговые центры, выставочные залы и т.д.

Складчатые конструкции ждет широкая сфера применения, так как они имеют достаточно простые формы, просты в изготовлении, а также благодаря своим конструктивным особенностям экономят высоту помещения, так как нет необходимости делать навесные потолки, а также хороши в конструктивном отношении, потому что могут совмещать несущую и ограждающую функцию.

Многообразия форм и видов складчатых конструкций дает волю фантазии любому архитектору. Прогресс в сфере строительства не стоит на месте, применяются все новые и новые материалы и технологии, так и формы складчатых конструкций, появляются новые комбинации складчатых покрытий с другими видами покрытий.

Список использованной литературы

1. Фермы, арки, тонкостенные пространственные конструкции/ Лебедева Н.В.: Учеб. Пособие. - М.: «Архитектура -С», 2006.-120с.,ил.

2. Плоскостные и пространственные конструкции покрытий зданий. - Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2008 -144с.

3. Пространственные покрытия. (Конструкции и методы возведения). В 2-х т. Т.I. Железобетон, армоцемент. Пер. с нем. С.Б. Ермолова. М., Стройизддат, 1973, 304с. Авт.: Г.Рюле, Э. Кюн, К. Вайсбах, Д. Цайдлер.

4. Общественные здания и пространственные конструкции. Стройиздат. Ленинградское отделение. СССР. Тираж 3000экз.

Размещено на Allbest.ru