Оболочки отрицательной гауссовой величины Висячие

Оболочки отрицательной гауссовой
кривизны.
Висячие конструкции покрытия.
1.Оболочка отрицательной гауссовой кривизны
Самой распространенной конструкцией среди оболочек
отрицательной гауссовой кривизны является поверхность
гиперболического параболоида. Такая поверхность образуется
скольжением образующей параболы ветвями вниз по
направляющей параболе ветвями вверх. Образованная при
этом седловидная поверхность в пересечениях с
горизонтальными плоскостями дает гиперболические, а с
параллельными асимптотами – прямые линии. Оболочки в
форме гипаров создают распор воспринимаемый
преднапряжёнными затяжками или контурными рёбрами.
Покрытие в форме гипаров осуществляется из монолитного и
сборного железобетона, армоцемента, металла, дерева с
гладкой внутренней поверхностью, с контурными бортовыми
рёбрами.
Общая схема формообразования гипар
парабола
поверхность в форме седл
гипербола
Однополостной гиперболое
Одинарные лепестки применяют для покрытий пролётом 18-70м.
Стрелу подъёма назначают (1/6-1/8)L, толщина 1/400-1/600L, при L >
30м края железобетонного гипара усиливают контурным ребром.
При L > 50м краевой элемент опирают на самостоятельные опоры,
которые совмещают с наружными ограждающими конструкциями
Гиперболическая оболочка оперного театра в Сиднее
Оболочки отрицательной Гауссовой кривизны
Велотрек “Крылатское” (пролет 168 м), в городе Москве.
2. Висячие конструкции покрытий
Висячие конструкции наряду с покрытиями из
тонкостенных жестких оболочек являются наиболее
экономичными конструкциями большепролетных
покрытий. Такие покрытия применяют преимущественно
для пролетов свыше 60 м в спортивных, зрелищноспортивных зданиях, выставочных павильонах,
аэровокзалах. Висячие конструкции выполняют из
металла – тросов, прутков, тонколистовых мембран, сеток,
металлических лент Принципиальными особенностями,
определяющими специфику висячих систем, являются их
высокая деформативность и аэродинамическая
неустойчивость.
2.1 Вантовые конструкции покрытия
Работа пролетного строения на растяжение обеспечивает
максимальное использование несущей способности материала по
сравнению с условиями его работы в изгибных или сжимаемых
конструкциях. Именно это преимущество определяет минимальную
массивность и экономичность пролетного строения.
Однако минимальная массивность при больших
относительных деформациях металла тросов,
определяет и повышенную деформативность висячей
системы – способность к кинематическим
перемещениям при воздействии сосредоточенных
нагрузок на покрытие и опасность потери общей
устойчивости системы при ветровом относе,
происходит «выхлоп» в сторону, обратную провису.
Для устранения этих недостатков предусматривают
специальные меры, которые обеспечивают
стабилизацию формы, но приводят к удорожанию
конструкции. Стабилизацию выполняют за счет
увеличения массы покрытия, введения изгибножестких элементов в систему или за счет ее
предварительного напряжения
2.2 Виды стабилизации вант
а) Стабилизация пригрузом
Стабилизация вант пригрузом выполняется с помощью
железобетонных плит покрытия, которые с помощью
арматурных выпусков крепят к тросам с последующим
замоноличиванием швов.
Виды стабилизации вант
б) Введение изгибно-жестких элементов
Виды стабилизации вант
в) Устройство преднапряженных оттяжек
Покрытие из тросовых ферм
на прямоугольном плане
Виды стабилизации вант
г) Устройство преднапряженных центральных опор
В шатровых покрытиях стабилизацию формы покрытия
может обеспечить предварительное натяжение системы за
счет подъема средней стойки или опускания опорного
контура.
2.3Восприятие распора вантовых конструкций
Висячие конструкции представляют собой
распорную систему и осуществление
конструктивных мероприятий по восприятию
распора является вторым удорожающим
конструкцию фактором. Чаще всего распор
передают на опорный контур системы. Очертания
опорного контура висячего покрытия образуются
по линии пересечения поверхности покрытия с
наружными стенами. Усилия передаются на рамы,
контрфорсы, или оттяжки, опоры зрительских
трибун или на несущие конструкции примыкающих
пристроек.
Восприятие распора
Вантовая конструкция покрытия
2.4 Мембранные покрытия
Мембранные покрытия получили развитие в связи со становлением
специализированных заводов металлических конструкций, позволяющие
изготовлять тонколистовые (2-5 мм) рулонные заготовки шириной до 10 м и
длиной на пролет. На строительстве рулоны раскатывают по специальной
«постели» из направляющих. В качестве направляющих используют
стальные полосы, балки или висячие фермы. Элементы постели
обеспечивают одновременно стабилизацию покрытия. Продольные края
«лепестков» соединяют друг с другом шовной сваркой или высокопрочными
болтами.
Стрела провиса мембран составляет 1/15 – 1/20 пролета, форма поверхности
покрытия на круглом плане – параболоид вращения, на эллиптическом –
эллиптический параболоид.
Преимуществом мембранных покрытий перед покрытиями из стержней и
тросов является совмещение мембранной оболочкой несущих и
ограждающих функций.
ОбщаяПокры
схема мембранного
покрытия
тие из тросовы
х
ферм
на прямоугольном плане
а)
б)
Мембранные покрытия
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко является инициатором в массовом внедрении
мембранных покрытий. К Олимпиаде 1980 года при непосредственном
участии нашей лаборатории созданы уникальные сооружения такие как:
наибольшее в мире мембранное покрытие - Крытый стадион
“Олимпийский” на Проспекте Мира (размерами 224х183 м),
Дворец спорта “Измайлово”
(размеры в плане 66х83 м)
Висячие конструкции покрытия Крытого
конькобежного центра в Крылатском
Висячие конструкции с поликарбонатным покрытием
Стадион «Австралия» в Сиднее
Пролет подвесных конструкций достигает почти 300 м, однако
благодаря применению поликарбоната и выбору конструктивной
схемы удалось достичь минимального сечения несущих
элементов, подчеркнув Высота стадиона – 58 м, площадь – 16 га,
ширина арены – 120 м, длина – 197 м. «Телстра» стал крупнейшим
стадионом, когда-либо принимавшим олимпийские игры.
легкость покрытия. Его масса – 4100 т.
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко является одним из авторов висячего
покрытия над трибунами футбольного стадиона Локомотив. Очертание покрытия
в плане представляет собой овал с размерами по главным осям сооружения 205.67 и 157.35 м. Ширина козырька - 33 м.