Пространственные покрытия. 
Конструкции в архитектуре

Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов (ферм и панелей), монолитно связанных между собой и работающих как единое целое, или в виде оболочек одинарной или двоякой кривизны. Материалами для них служат сталь и железобетон (монолитный сборный, сборно-монолитный).

В оболочках под действием равномерно распределенной нагрузки возникают взаимно уравновешивающиеся нормальные и поперечные усилия, а изгибающие моменты отсутствуют. Даже при больших пролетах оболочки имеют небольшую толщину (30−100мм), т. к бетон в них испытывает сжимающие усилия. При проектировании оболочек необходимо избегать передачи на них сосредоточенных нагрузок, т.к. при этом возникают изгибающие моменты, вызывающие значительное увеличение их толщины. Применяется несколько типов покрытий. Простейшими из них являются цилиндрические, разделяемые на короткие и длинные (а, б). покрытие считается короткой при соотношении ширины к пролету до 1:1,5, и длинной при большем соотношении.

Рис. 1.

Пространственная работа покрытия обеспечивается жесткими торцевыми диафрагмами, которые воспринимают тангенциальные усилия, возникающие по краям покрытия. Пространственные покрытия состоят из следующих составляющих:

• · Прямолинейные элементы четырехстороннего пространственного опорного контура
• · Гибкие нити, ориентированные параллельно одной из диагоналей опорного контура и прикрепленные к нему своими концами с возможностью натяжения
• · Прямоугольные прогоны-распорки, ориентированные в плане параллельно двум из противолежащих элементов контура и прикрепленные своими концами к двум
• · основным элементам;
• · тонколистовой и кровельный настил.

В основу конструкции положены два элемента — пирамидальная (1500X1500 мм, высотой 900 мм) и ребристая плита. В промежутках между пирамидами прокладываются инженерные коммуникации (электропроводка, воздуховоды и т. д.). Из гипсолитовых плит, закладываемых между пирамидами, образуются каналы для раздачи и забора воздуха. Монтаж покрытий ведется укрупненными блоками размером до 12 ОООмм. Из этих элементов могут образовываться покрытия с произвольным планом пролетов до 24 ООО мм.

• а)Своды (гладкие, волснистые, складчастые) (цилиндрические, сомкнутые, крестовые)
• б) Пологие оболочки на прямоугольном плане (положительной кривизны, отрицательной кривизны)
• в) Купола (гладкие, ребристые, ребристо-кольцевые, сомкнутые., волнистые)
• г) Комбинированные из оболочек (положительной кривизны, отрицательной кривизны, положительно-отрицательной кривизны)

Пространственные покрытия, представляющие собой цельносваренную структурную конструкцию, монтируют методом подъема в целом виде. Укрупнительную сборку и сварку покрытия выполняют на специальных рельсовых и шпальных клетках высотой 1,2 м с домкратными устройствами, обеспечивающими возможность точной выверки положения элементов по вертикали.

Для подъема покрытий на оголовок каждой из опорных колонн либо временных стальных мачт устанавливают гидравлические домкраты, штоки которых присоединены к специальным монтажным обоймам, прикрепленным к покрытию и охватывающим колонны, или применяют ленточные гидравлические подъемники. Мачты, состоящие из четырех стоек, попарно охватывающих бортовые балки, устанавливают в местах крепления постоянных стальных колонн. Для пропуска двух монтажных стоек сквозь настил в последнем предусмотрены специальные отверстия. Перед подъемом покрытия к нижним полкам бортовых балок подвешивают шарнирно колонны, располагая их в наклонном положении наружу.

По мере подъема покрытия подвешенные колонны выравнивают, пока они не займут вертикального положения. Подъем покрытия производят в три этапа. Сначала покрытие поднимают с опорных клеток на высоту 1 м и оставляют в этом положении в течение времени, необходимого для проверки надежности работы домкратов, прочности подвесок и для некоторой упругой осадки всей системы. Затем покрытие поднимают на полную высоту стальных колонн. После выверки вертикального положения всех колонн покрытие поднимают еще на 15 см, что позволяет закрепить опорные шарнирные части между оголовками стоек и нижней полкой бортовых балок.