Большепролетные конструкции покрытий появились в древние времена. Это были каменные купола
и своды, деревянные стропила. Так, например, каменное купольное покрытие Пантеона в Риме
(1125 г. ) имело диаметр около 44 м, купол мечети Айя – София в Стамбуле (537 г. ) – 32 м, купол Фло-
рентийского собора (1436 г. ) – 42 м, купол Верхнего Совета в Кремле (1787 г. ) – 22,5 м.
техника того времени не позволяла строить в камне легкие сооружения. Поэтому
большепролетные каменные сооружения отличались большой массивностью, а сами сооружения возводисиль в течение многих десятилетий.
Деревянные строительные конструкции были дешевле и проще в возведении, чем каменные, давали
возможность перекрывать также большие пролеты. Примером могут служить деревянные конструкции
покрытия здания бывшего Манежа в Москве (1812 г.) , пролетом 30 м.
Развитие черной металлургии в XVIII – XIX вв. дало строителям материалы более прочные, чем камень дерево – чугун и сталь.
Во второй половине XIX в. большепролетные металлические конструкции получают широкое приминение В конце XVIII в. появился новый материал для большепролетных зданий – железобетон. Совершен-
ствование железобетонных конструкций в XX в. привело к появлению тонкостенных пространственных
оболочек, складок, куполов. Появилась теория расчета и конструирования тонкостенных
покрытий, в которой приняли участие и отечественные ученые.
Во второй половине XX в. широко применяются висячие покрытия, а также пневматические и
стержневые системы.
Применение большепролетных конструкций дает возможность максимально использовать несущие
качества материала и получить за счет этого легкие и экономичные покрытия.
Уменьшение массы конструкций и сооружений является одной из основных тенденций в строи-
тельстве. Уменьшение массы означает уменьшение объема материала, его добычи, переработки, транс-
портировки и монтажа. Поэтому вполне естественен интерес, который возникает у строителей и архи-
текторов к новым формам конструкций, что дает особенно большой эффект в покрытиях.
2.Наименование
Ба́лка — это конструктивный элемент, представляющий собой
горизонтальный или наклонный брус, работающий
Большепролетные конструкции покрытий гражданских и промышленных зданий
... конструкцией, придает зданию эмоциональную и пластическую выразительность. 1. Историческая справка Большепролетные конструкции покрытий появились в древние времена. Это были каменные купола ... получить легкие и экономичные покрытия. Уменьшение массы конструкций и сооружений - одно из основных ... др.). Балочные, рамные и арочные, плоскостные системы большепролетных покрытий проектируются обычно без учета ...
преимущественно на изгиб.
На практике, как правило, горизонтально расположенная балка
воспринимает вертикальную поперечную весовую нагрузку, но в
отдельных случаях необходимо учитывать влияние и вероятных
горизонтальных поперечных сил (например, ветровую нагрузку или
при учёте возможного землетрясения).
Нагруженная балка, в свою
очередь, воздействует на опоры, которыми могут являться
колонны, подвесы, стены или другие балки (перекладины).
Затем
нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами,
работающими на сжатие — опорами. Отдельно можно выделить случай ферменной конструкции, в которой
стрежни покоятся на горизонтальной балке.
Прочностные качества балки зависят от нескольких её характеристик:
- площадь и форма её поперечного сечения;
- длина балки;
- материал балки;
— способ её закрепления.
В современных сооружениях используются, как правило, стальные, железобетонные или деревянные балки.
Одним из самых распространённых типов поперечного сечения стальной балки является двутавровое сечение. , Двутавровые балки используют при возведении каркасов зданий и мостов. Также применяют тавровые балки,
швеллеры, балки с полым профилем (в частности, трубы), балки с угловым профилем сечения.
Фермы-инж.) — так назыв. основные связи, поддерживающие крышу здания или полотно моста. Соответственно этому различают стропильные и мостовые Ф. Прямая сплошная балка может перекрывать пространство лишь при ограниченной величине отверстия (деревянные и железные потолочные балки, наслонные стропила малых построек, продольные и поперечные балочки проезжей части мостов и пр.).
Для перекрытия же больших пролетов приходится прибегать к составным балкам или Ф. разного вида. Обыкновенные стропильные Ф. образуют ребра, размещенные на известном расстояния друг от друга (от 1,5 до 3,5 м) и поддерживающие деревянную или железную обрешетку, сверх которой настилается кровля. Подъем стропил (отношение высоты Ф. к пролету ее) зависит от материала, употребляемого для покрытия, а также от условий устройства сооружения (см.).
Стропильные Ф. по материалу разделяются на деревянные, металлические (преимущественно железные) и смешанные — из дерева, железа и чугуна. Первые обыкновенно устраиваются при малых и средних пролетах; с увеличением пролета устройство деревянных Ф. значительно усложняется, и предпочтение отдается железу, которое позволяет даже при значительных пролетах придавать Ф. вполне легкий вид и форму. Деревянные стропильные Ф. устраиваются — наслонными (для односкатных крыш), из стропильных ног, опирающихся обоими концами на стены здания или на столбы, висячими (для двускатных крыш), из двух стропильных ног, нижние концы которых связаны затяжкой, препятствующей ногам расходиться и распирать стены здания, причем при большей величине пролета каждая нога подпирается около середины подкосом, упирающимся в бабку, привешенную к вершине стропильной Ф. и в то же время поддерживающую затяжку помощью подвесного хомута (фиг. 1), и арочными, из дощатых арок, поддерживающих кровлю с помощью прогонов (система эта в последнее время вытесняется железными стропилами).
Клеефанерная балка деревянные конструкции
... Клеефанерная балка двутаврово-коробчатого сечения Традиционно клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерных стенок, однако в настоящее время предпринимаются попытки создания цельнофанерных конструкций, ... Клей чаще всего эпоксидно-цементный. Расчет армированных балок на изгиб производится с учетом совместной работы клееной древесины и арматуры методом приведенных сечений, учитывающим ...
Висячая система с бабкой (фиг. 1) представляет самую древнюю форму рациональной стропильной Ф., причем иногда в точках пересечения подкосов (capreoli) с ногами подвешивались добавочные бабки (показанные на фиг. 1 пунктиром).
В сочинении итальянского архитектора Барбаро (1556) приводится такой чертеж стропильной Ф. базилики по Витрувию.
3.Виды
Большепролетная древесина
Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) уже давно используют, например, при возведении аквапарков и крытых бассейнов в Европе. Эти современные строительные конструкции широко применяют и в России. Для изготовления большепролетных конструкций, в том числе криволинейных у нашего соседа работает семь предприятий.
Получить достоверных данных по наличию производства большепролетных клееных деревянных конструкций в Украине при подготовке этого материала не удалось. Это не значит, что такие предприятия отсутствуют. Сегодня в стране деревянные клееные конструкции производят более 10 предприятий. Но их продукция используется для строительства домов, коттеджей, мини-гостиниц и других объектов, которые не относятся к большепролетным сооружениям.
Существует мнение, что деревянные конструкции недолговечны. Действительно при плохом уходе деревянные конструкции могут очень быстро выйти из строя из-за поражения древесины различными грибками и насекомыми. Основное правило для сохранения деревянных конструкций – создание условий для их вентиляции или проветривания. Важно также обеспечить сушку древесины перед ее применением
Улучшение биологической стойкости древесины легко достигается с помощью давно разработанных и освоенных методов пропитки ее различными эффективно действующими антисептиками.
Еще чаще возникают возражения против использования древесины по соображениям пожарной безопасности. Однако соблюдение элементарных правил противопожарной безопасности и надзора за сооружениями, а также использование антипиренов, повышающих огнестойкость древесины, позволяет значительно повысить противопожарные свойства древесины.
Примером применения деревянных клееных балок может быть построенный в 1957 году колледж в Ашленде (штат Орегон, США), где в конструкции покрытия были использованы балки пролетом 40 м, шириной 0,23 м и переменной высотой 1,22-2,03 м, изготовленных из брусков сечением 41х23 мм.
Один из первых проектов, реализованных в России с применением большепролетных клееных деревянных конструкций, – дворец спорта в Архангельске, зал которого перекрыт трехшарнирными клееными арками пролетом 63 метра.
Большепролетный железобетон
Использование сборного железобетона для возведения большепролетных зданий (торгово-развлекательные центры, складские и производственные комплексы) для украинских строителей не новое направление деятельности.
Правда, в последние годы в значительно уменьшилась номенклатура сборных железобетонных изделий, особенно большепролетных предварительно напряженных конструкций. Однако сегодня в непростых экономических условиях, есть надежда, что это направление национального строительного комплекса будет востребовано.
Подобный оптимизм связан с тем, что использование сборных железобетонных конструкций в несколько раз сокращает сроки строительства. Связано это с тем, что элементы сборных железобетонных каркасов изготавливаются на заводе, а на строительной площадке осуществляется только их сборка. Кроме этого, применение сборного железобетонного каркаса в полной мере обеспечивает все требуемые стандарты безопасности.
Стальные конструкции — столетие каркасного строительства из стали
... балку в конструкцию перекрытия для жилых зданий. Начиная с этого момента, стальные балки из мягкой стали распространились не только в промышленном строительстве. Перекрытия со стальными балками имели преимущества в ... 1870 г. при строительстве Бруклинского моста в Нью-Йорке достигли 500 м. Смелым инженерным решением был сооруженный в Англии Стефенсоном в 1855 г. первый большепролетный балочный мост ...
В целом следует отметить, что сборные железобетонные каркасы по своей экономичности, долговечности и огнестойкости сегодня относятся к наиболее прогрессивным и востребованным строительным
4.Безопасность
Большепролетные сооружения имеют повышенный уровень ответственности. Именно поэтому, стоимость строительства таких объектов нельзя отнести к дешевым, и реализация подобных проектов вызвана в первую очередь технологической необходимостью создания свободного пространства внутри здания или сооружения.
При этом стоимость большепролетных как и других строительных объектов формируется с учетом многих факторов, в том числе: назначения здания (требования к пожарозащите, теплотехнике ограждающих конструкций и т. д.); выбранного места строительства объекта (тип грунта, снеговые и ветровые нагрузки, сейсмичность и т. д.); выбранной конструктивной схемы здания или сооружения и материалов применяемых для фундаментов, каркаса и ограждающих конструкций. Кроме этого, стоимость зависит и от выбранного заказчиком вида сопровождения проекта (комплексный вид услуг «под ключ» от одной организации или привлечения нескольких организаций на разных этапах
Безусловно, существуют и другие факторы, влияющие на стоимость большепролетных зданий и сооружений на разных этапах строительства, а также в процессе их эксплуатации. Формируя бюджет на создание таких объектов, следует помнить, что большепролетные сооружения должны характеризоваться высокой надежностью, которая может быть достигнута только за счет применения качественных материалов и современных технологий.
5.Где применяются
Большепролетные конструкции применяют в сооружениях, где по условиям эксплуатации не могут быть установлены промежуточные опоры.
- Плоскостные большепролетные конструкции (каждый элемент работает независимо от других элементов)
- Пространственные большепролетные конструкции (все элементы работают совместно): перекрестно-ребристые перекрытия для куполообразной формы. Очень чувствительны к просадкам.
Применение в строительстве проектов большепролетных конструкций позволяет преодолеть основные недостатки монолитного строительства: высокий уровень себестоимости, материалоемкости, трудоемкости и продолжительности работ, использование необоснованных конструктивных и объемно-планировочных систем возведения зданий.
