Плоскостные безраспорные конструкциями из жёстких материалов

Большепролетными называются здания, в которых расположены помещения больших размеров. Это могут быть промышленные корпуса, выставочные павильоны, спортивные залы и т. д. Для таких зданий система конструкций покрытия выбирается, исходя из условий работы и эксплуатации, композиционного решения фасадов и планов. За счет активного внедрения в строительную отрасль разнообразных современных материалов, таких как высокопрочная сталь, железобетон, алюминий, композитные материалы появилась возможность широкого применения большепролетных конструкций, о которых поговорим далее.

Конструкции большепролетных покрытий

Долгое время покрытие большепролетных зданий являлось самой большой сложностью. Создать прочные колонны и расставить их на большом удалении друг от друга не составляло труда, но создать легкое и прочное покрытие, которое могло бы перекрыть пролет было инженерным вызовом, который сотни лет по-разному принимали сотни известных инженеров.

На текущем этапе мы можем выделить два типа большепролетных конструкций в зависимости от их характера работы:

• плоскостные конструкции представляют собой такие элементы, в которых несущие конструкции работают только в одной плоскости. Балки и рамы, арки и фермы относятся к плоскостным конструкциям. Балки и фермы нагружены и воспринимают усилия в вертикальной плоскости, они передают эту вертикальную нагрузку вниз на колонны. Рамы и арки помимо вертикальной нагрузки передают еще и распорные усилия;
• пространственные конструкции представляют систему несущих элементов, работающих в нескольких плоскостях. Они могут быть выполнены из жестких, нежестких или комбинированных материалов.

Выбор материала на большепролетной конструкции является одним из основных вопросов. Сегодня у нас есть возможность выбирать и применять наиболее целесообразные из возможных вариантов. В зависимости от свойств материалы делятся на три группы. К первой группе относятся жесткие материалы, такие как дерево, пластмасса, железо, железобетон. Эти материалы габаритные, тяжелые, объемные, но имеют высокие прочности характеристики. Нежесткие материалы относятся ко второй группе, которая включает тросы, кабели и листы. Эти материалы просты в транспортировке, но не имеют геометрической жесткости, что сказывается на покрытии. Жесткость таким материалам может быть задана лишь натяжением. Комбинированные материалы относятся к третьей группе.

Рисунок 1. Примеры большепролетных строений. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Плоскостные безраспорные конструкции из жестких материалов

К безраспорным конструкциям, передающим на колонны только вертикальную нагрузку, относятся фермы и балки. Самым распространенным является шаг балок равный 6 метрам, а для покрытия применяют профилированный лист или железобетонные ребристые плиты.

Фермы могут иметь различную геометрию (треугольник, трапеция, сегментная, с параллельными поясами и прочее), что зависит от выбранного архитектурного решения. От формы зависит допустимая длина и высота фермы.

Балки применяются для пролетов длиной до 18 метров, что позволяет создавать довольно значительные по величине пространства. Сечение балки будет зависеть от нагрузки, которая на нее приходится.

Нежесткие материалы в разы проще доставить на строительную площадку, они занимают меньше места и не требуют мощной техники для монтажа.

Рисунок 2. Безраспорные конструкции (своды-оболочки). Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Проектирование большепролетных конструкций ведется совместно архитектором и конструктором, поскольку форма и нагрузки напрямую связаны. Чтобы обеспечить пролет в 24, 48 или 60 метров нужно разработать элемент, который будет иметь не только большую длину, но и большую высоту.

Не всегда большепролетные конструкции являются частью интерьера. В концертных залах для организации правильной акустики пустоты зашивают навесным потолком, который обеспечивает правильное отражение звука. В выставочных залах, промышленных цехах и спортивных зала мы обычно может наблюдать конструкции воочию.