Перспективы применения пространственных конструкций

Перспективы применения пространственных  конструкций

При широком промышленном строительстве, создающем условия для многократного применения конструкций одного типа и для перехода к всесторонней механизации производственных процессов, массовое применение должны найти сборные и сборно-монолитные пространственные конструкции. По сравнению с монолитными в сборных и сборно-монолитных конструкциях имеются более широкие возможности применения высокопрочных материалов и получения облегченных сечений сложных форм с толщиной стенок до 2,5-3 см, в то время как в монолитных конструкциях толщина по условиям изготовления принимается обычно не менее 5 см.

Сборные и сборно-монолитные пространственные конструкции, как уже указывалось ранее, по сравнению с плоскостными требуют меньшего расхода материалов, однако их монтаж более сложен и трудоемок, поэтому их экономическая целесообразность в значительной мере зависит от способа возведения. Для снижения трудоемкости и стоимости сборных и сборно-монолитных пространственных конструкций должны обеспечиваться простота изготовления элементов, их монтаж и использоваться минимальное количество лесов путем их многократной перестановки. В ряде случаев для полного или частичного устранения лесов целесообразно расчленять конструкции на уравновешенные пояса, допускающие их последовательную сборку (например, сборка куполов кольцами: купол над цирком в Киеве, купол в Цхалтубо). Производить монтаж без применения лесов возможно также, расчленяя конструкцию на крупные элементы, укладываемые непосредственно на диафрагмы (например, пологие оболочки двоякой кривизны, разработанные Гипротисом, оболочки, применяемые в Болгарии, и т. д.). При этом, чтобы не утяжелять элементы из расчета на монтажные усилия, их обычно подкрепляют специальными стальными балками или фермами, которые после замоноличивания конструкции снимаются для повторного использования.

Значительное применение должны найти сборные пространственные конструкции в виде многогранников, составленных из плоских элементов (складки, шатры, своды, купола, гиперболические параболоиды и др.). Такие конструкции образуются путем замены криволинейных образующих вписанными в них ломаными. Технология изготовления плоских элементов для таких конструкций не отличается от хорошо разработанной и освоенной технологии изготовления плит для покрытий. Плиты в ряде случаев могут изготовляться из легкого или ячеистого бетона. В этом случае они одновременно выполняют несущие, ограждающие и теплоизолирующие функции. Толщина плит из легкого или ячеистого бетона, как правило, определяется теплотехническими расчетами.

Значительный интерес представляют комбинированные сборно-монолитные пространственные конструкции, состоящие из сборных диафрагм и монолитной оболочки, бетонируемой на передвижной опалубке. По сравнению с монолитными конструкциями здесь существенно упрощается опалубка, ускоряются сроки возведения, а также расширяется возможность применения высокопрочных материалов и предварительного напряжения, которое осуществляется в заводских условиях.

Большая часть промышленных зданий имеет пролет 18-36 м шаг колонн 6 или 12 л и перекрывается в настоящее время сегментными фермами и крупнопанельными плитами по ним. При замоноличивании соединений между фермами и плитами и устройстве бортовых элементов это решение превращается в короткую цилиндрическую оболочку. Сохраняя все монтажные преимущества обычных плоскостных конструкций, в этом решении можно получить экономию бетона и стали за счет уменьшения сечения и армирования плит, верхнего пояса ферм и облегчения решетки. Анализ ряда проектов сборных коротких цилиндрических оболочек, разработанных для сетки колонн 12X24 м, показал, что по сравнению с решением покрытий с применением сегментных ферм и плит короткие оболочки могут дать экономию материалов до 10- 15%.

Для многопролетных зданий с сеткой колонн 18X18, 24X24, 30X30 м и т. д. решение покрытий из плоских конструкций связано со значительными трудностями. Решение покрытий в этом случае в виде пологих оболочек более целесообразно. Разработанные в настоящее время конструкции пологих оболочек положительной и отрицательной гауссовой кривизны имеют расход материалов, близкий к расходу материалов для покрытий с основными несущими конструкциями в виде ферм с уложенными по ним плитами для обычных сеток колонн.

По-видимому, сборные пологие оболочки положительной гауссовой кривизны, аналогичные разработанным ПИ-1- Минстроя РСФСР, найдут более широкое применение, чем сборные оболочки отрицательной гауссовой кривизны, так как они работают в основном на сжатие и вследствие этого имеют меньший расход арматуры и в них легче решаются стыки.

Применение пространственных конструкций целесообразно также в зданиях с шагом колонн более 12 ж и в зданиях с круглым и овальным планом. В первом случае могут применяться как длинные цилиндрические оболочки, так и оболочки двоякой кривизны.

В двух последних случаях широкое применение должны получить покрытия висячего типа, образованные системой стальных вант, закрепленных в опорном контуре, на которые укладываются с последующим замоноличиванием плиты покрытия. Висячие системы выгодны не только по расходу материалов, но и в монтажном отношении, так как не требуют для своего возведения коренных лесов. Величина пролета, перекрываемого висячими системами, практически не ограничена. При круглых планах целесообразно также применение сборных куполов.

Весьма перспективным является применение в покрытиях волнистых сводов. Эти конструкции работают в основном на сжатие и обеспечивают передачу нагрузок на опоры по кратчайшим траекториям. При монтаже своды допускают независимую сборку отдельных волн, что обеспечивает многократное использование лесов. Покрытия, перекрываемые сводами, могут выполняться из трех-четырех типоразмеров сборных элементов. В практике строительства имеются примеры применения волнистых сводов при пролетах более 200 м, однако это не является пределом.

Кроме решения покрытий в виде пространственных конструкций, опирающихся на колонны и стены, значительный интерес представляют сооружения, в которых пространственная конструкция опирается непосредственно на фундаменты, охватывая весь объем здания. Имеющиеся примеры подобных сооружений в зарубежной практике дают весьма экономные по расходу материалов решения.

Комментарии запрещены.