сооружения в форме гиперболоида вращения или гиперболического параболоида (гипар). Такие конструкции, несмотря на свою кривизну, строятся из прямых балок.
- Telegram
- Вконтакте
- Одноклассники
Еще термины по предмету «Механика»
Аксиома I (динамика)
закон или принцип инерции; система сил, приложенная к материальной точке или телу, является уравновешенной, если под ее воздействием точка или тело находится в состоянии относительного покоя или движется равномерно и прямолинейно.
распорные конструкции; усилие распора создаёт момент, обратный моменту от нагрузки; распор воспринимается опорами или затяжкой.
Переносная скорость
скорость при движении совместно с подвижным пространством (в качестве точки твёрдого тела).
Похожие
- Архитектура
- Строительство
- Гиперболоидная зубчатая передача
- Конструкция
- Архитектура трансформативная
- Архитектура ЭВМ
- Архитектура гостиничная
- Архитектура компьютера
- Архитектура системы
- Архитектура безопасности
- Архитектура предприятия
- Архитектура приложений
- Бизнес-архитектура
- Ладшафтная архитектура
- Ландшафтная архитектура
- Мышление в архитектуре
- Науководение архитектуры
- Памятник архитектуры
- План в архитектуре
- Реальность архитектуры
Научные статьи на тему «Гиперболоидные конструкции в строительстве и архитектуре»
1. Применение гиперболоидных конструкций в архитектуре и строительстве
В статье рассмотрены примеры применения гиперболоидных конструкций и их преимущества.
Создание крыши в форме гипара: Revit #1 (моделирование)
2. Геометрические и конструктивные особенности гиперболоидных конструкций
Данная статья содержит сведения из истории применения гиперболоидных конструкций в архитектуре и строительстве. Рассмотрены особенности зданий и сооружений различных эпох, с конца XIX века и до наших дней. На основе данных анализа творческих концепций, архитектурной формы и конструкторских решений значимых гиперболоидных сооружений делаются выводы о роли исследуемых поверхностей в истории архитектуры и строительной практике.
Источник: spravochnick.ru
Гипар это в строительстве
Гипары (гиперболические параболоиды) – это седловидные висячие покрытия. Они формируются в решетчатые мембраны двумя видами нитей. Одни нити несущие, а вторые – напрягающие. По периметру нити заделывают в замкнутый контур. По нитям укладывают плиты или диски.
Их омоноличивают, предварительно подгружая балластом или натягивая несущие тросы домкратами. После этого напрягающие нити получают наибольшее напряжение и стыки плит, перпендикулярные этим нитям раскрываются. Их заделывают раствором на расширяющемся цементе. В результате конструкцию превращают в жесткую оболочку. Гипарами перекрывают сооружения, имеющие циркульное очертание плана.
Закладные детали в железобетоне | Конструкции зданий
Вантовые покрытия состоят из растянутых элементов – вант; конструкций, работающих на сжатие, — стоек и изгиб – балок, ферм, плит и оболочек. Эти покрытия могут иметь не только пространственную конструктивную схему, но и плоскую. В них используют прямолинейные стержни – ванты. Поэтому вантовые конструкции жестче, кинематические перемещения их элементов меньше, чем у других висячих покрытий.
Оболочки — одинарной и двоякой кривизны. Одинарной кривизны – цилиндрические или конические поверхности. Двоякой кривизны – выполняется в виде купола, эллипсоида. По структуре оболочки бывают: гладкие, ребристые, волнистые, сетчатые, монолитные и сборные.
Применяются еще пневматические перекрытия для перекрытия пролетов до 30 м. Они используются для временных сооружений. Бывают трех видов: воздухоопорные оболочки; пневматические каркасы; пневматические линзы. Воздухоопорные оболочки – это баллоны из прорезиненных или синтетических тканей. Внутри них создается избыточное давление воздуха.
Применяются для спортивных сооружений, выставок. Пневматические каркасы – это удлиненные баллоны в виде отдельных арок с избыточным давлением воздуха. Арки соединяются в непрерывный свод с шагом 3-4 м. Пневматические линзы – это большие подушки, надутые воздухом, которые подвешиваются к жестким каркасным конструкциям. Используются для устройства летних цирков, театров.
Кровли делают из листовых, штучных, рулонных материалов и мастик.
Листовые материалы – кровельная сталь, асбестоцементные волнистые листы и плиты на основе полимеров.
Из кровельной стали изготовляют картины покрытий скатов кровель, карнизные сливы, желоба, разжелобки, воронки и водосточные трубы.
Асбестоцементные листовые материалы по сравнению со сталью имеют преимущества: они мало теплопроводны, стойки против атмосферных и химических воздействий.
Покрытия на основе полимеров не нуждаются в антикоррозионной защите, высокопрочные и легкие.
Штучные материалы – это плоские плитки и черепица.
Рулонные материалы – рубероид, фольгоизол (лицевая сторона из металлической фольги), стеклорубероид, гидроизол, толь, толь-кожа, пергамин – в качестве пароизоляции), резинобитумный изол.
Мастики применяют самостоятельно как обмазочное покрытие кровли и для приклеивания рулонных материалов. В зависимости от вида вяжущего: битумные, резинобитумные, дегтевые, гидрокамовые, гидрокам-полимерные и полимерные.
Выбор кровельного материала – один из самых важных факторов, влияющих на внешний вид, комфортабельность и срок эксплуатации дома. Крыша выполняет множество функций: является верхней несущей и ограждающей конструкцией здания, предохраняет внутренние помещения от воздействий окружающей среды, создает эстетический вид строения и играет ведущую роль в архитектурном оформлении. На формирование облика крыши оказывают влияние климатические условия, ландшафт, национальные традиции и даже вероисповедание.
Кровельные материалы делятся на мягкие и жесткие. К жестким относятся: шифер, кровельное железо, металлочерепица, керамическая и бетонная черепица. К мягким относятся: рубероид, кровля на основе битума, покрытия из композиционных и полимерных материалов на основе каучуков и термопластов.
От использования шифера давно отказались во всем мире, т.к. асбест – сильный канцероген. В нашей стране шифер еще широко применяется в связи с низкими ценами на него.
Отличной заменой шиферу является экологичный ондулин. Это легкий, прочный листовой материал, имеющий волнообразный профиль. Ондулин водонепроницаемый, влагоотталкивающий, устойчивый к грибкам, химикатам, перепадам tо и сильным морозам. Кроме того, он способен подавлять шумы извне.
На смену рубероиду приходят такие материалы как изопласт, гидростеклоизол, бикропласт, филизол и т.п. они более прочны. Эти полимерные материалы отличаются др. от друга сроками службы и допустимыми перепадами температур.
Для скатных крыш используется рулонный кровельный металл различного вида (герметичность, долговечность, срок службы – 100 лет).
Вид кровли и конструкцию подстилающего слоя предопределяет материал покрытия.
Стальные кровли настилают, собирая листы в картины лежачими фальцами (одинарным и двойным). Между собой картины соединяются стоячими фальцами (одинарным и двойным).
Лежачие фальцы располагают поперек уклона, а стоячие – вдоль. Картины укладывают так, чтобы лежачие фальцы размещались вразбежку.
В едновах, у карнизов и на скатах с малым уклоном, где вода, образуемая при таянии снега, может задерживаться, листы стыкуют двойными фальцами, а в остальных местах – одинарными. Фальцы должны быть промазаны суриковой замазкой.
Основание кровли – обрешетка из деревянных брусков сечением 0,05 на 0,05 м, настилаемых с шагом 0,25 м. В ендовах и на карнизах делают сплошной настил шириной 0,5-0,7 м. К брускам обрешетки прибивают кляммеры – узкие полоски кровельной стали. Их заводят в стоячие фальцы и загибают вместе с ними и так крепят кровлю. Свесы карнизных листов закрепляют к настилу с помощью Т-образных костылей.
Контакты
115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.
Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам
ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.
Источник: masterbetonov.ru
Гиперболические параболоиды (гипары)
Одной из архитектурно выразительных и экономичных оболочек является оболочка в форме гиперболического параболоида (сокращенно — гипара). Это — оболочка отрицательной гауссовой кривизны, с криволинейными поверхностями второго порядка.
Она может рассматриваться как оболочка переноса, одна из ее характерных особенностей — линейчатость поверхности, то есть образование поверхности путем переноса прямолинейной образующей 2 по непараллельным и не пересекающимся в пространстве направляющим 1 (рис. 6.19). В строительстве чаще всего применяют четырехлепестковые оболочки, составленные из четырех гипаров (только такие оболочки применимы при прямоугольной сетке колонн) (рис. 6.20).
Сочетания лепестков могут быть разнообразны; особенно это заметно в произведениях выдающегося конструктора Ф. Канделы, построившего в г. Мехико множество зданий, в том числе уникальные объекты, в которых все без исключения конструкции (покрытия, стены, колонны, фундаменты) выполнены в форме гипаров. Так как кривизна поверхности в направлении оси ох отрицательна, силы N растягивают оболочку, тогда как в направлении положительной кривизны силы Nу сжимают оболочку. Растягивающие силы Nх должны быть полностью восприняты рабочей арматурой, располагающейся посередине сечения оболочки; в этом направлении арматуру оболочки можно напрягать. По контуру оболочки действуют усилия растяжения Е Nху. В зависимости от способа создания основания оболочки делят на два типа: в первом типе стороны контура основания параллельны линиям главных кривизн поверхности, во втором линии главных кривизн поверхности направлены вдоль диагоналей основания.
Внешний вид двух типов оболочек существенно отличается, оболочки первого типа могут быть более архитектурно выразительны, но они более трудоемки в изготовлении, так как в опалубке и армировании несколько сложнее использовать линейчатость поверхности. В оболочках второго типа при изготовлении опалубки или сборных элементов, при армировании и бетонировании используется линейчатость поверхности, вследствие чего арматуру не надо гнуть, а доски опалубки не требуется укладывать по криволинейной поверхности; уплотнение бетона также облегчается.
Опыты с гипарами подтверждают описанное выше напряженно-деформированное состояние: трещины в оболочках развиваются в направлении действия главных растягивающих напряжений N2 и концентрированных усилий растяжения по контуру (рис. 6.21). Поэтому принятое в практике армирование заключается в установке равномерной сетки из прямых стержней арматуры, размещенных по образующим, и в постановке концентрированной арматуры по периметру (см. рис. 6.21).
Вследствие своей формы (сочетание «растянутых» и «сжатых» диагоналей), а также ввиду равномерного напряженно-деформированного состояния поля, оболочки — гипары отличаются высокой жесткостью и прочностью. Поверхность оболочки описывается уравнением ее кривизны z = f(xy/ab). При этом кривизны оболочки равны
Эта функция удовлетворяет граничным условиям: Nx = 0 при х = ±а и Ny = 0 при у = ±b (вследствие большой гибкости контурных конструкций из своей плоскости); эта функция удовлетворяет уравнению равновесия (6.14). Согласно зависимостям (6.2)
Силы Nx и Ny равны нулю по всему полю оболочки. Касательные силы постоянны по значению, и не зависят от координат. В соответствии с безмоментной теорией оболочка находится в условиях чистого сдвига. В направлении главной отрицательной кривизны в оболочке действуют постоянные по величине растягивающие усилия, которые должны быть восприняты рабочей арматурой.
В направлении главной положительной кривизны действуют постоянные по величине сжимающие усилия, воспринимаемые бетоном. Рабочая арматура для восприятия главных растягивающих усилий может быть расположена в направлении этих усилий (в этом случае она будет криволинейна), или ее можно расположить по прямолинейным образующим, и тогда стержни арматуры не требуется гнуть (но они будут расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях, под углом к направлению действия усилий растяжения). Так как в практике проектирования и строительства наибольшее применение нашли равносторонние гипары (а = b), то, исходя из большей технологичности, их удобно армировать прямыми стержнями арматуры, расположенной в плане в виде равномерной сетки по полю оболочки. В этом случае значения главных усилий и углов их наклона выражаются формулами
Действующие по контуру сосредоточенные касательные силы должны быть восприняты контурной арматурой по периметру оболочки, или контурными конструкциями, например, контурными диафрагмами, фермами, или стенами, на которые опирается оболочка. Во всех этих случаях должны быть предусмотрены конструктивные мероприятия по предотвращению горизонтальных перемещений контура оболочки.
Еще раз подчеркнем, что обычный четырехлепестковый гипар (см. рис. 6.21, а) разрушается в опытах с образованием и раскрытием трещин в угловых зонах и в местах стыка соседних лепестков.
Его напряженно-деформированное состояние очень благоприятно: согласно безмоментной теории по его полю действуют одинаковые касательные напряжения т и усилия Nxy = -qab/2f, а нормальные напряжения ox и oy и усилия Nx = Ny = 0. Поэтому величины главных усилий, на которые и рассчитывается оболочка, не зависят от координат: N = -N2 = qab/2f, и оболочка равномерно напряжена, что наряду с ее формой (отрицательная гауссова кривизна, работа на сжатие в одном направлении и на растяжение — в другом) способствует ее повышенной прочности и жесткости. Равносторонний гипар (а = b), широко применяемый в практике, работает на действие сжатия в направлении главной диагонали N1 = -qa2/2f и на растяжение в перпендикулярном направлении N2 = qa2/2f.
На конструкции по контуру гипара передаются касательные напряжения ENxy = Nxy*0,5а. Они могут быть восприняты без расчета жесткими стенами, или для их восприятия должна быть поставлена сосредоточенная арматура (тип II). Толщина оболочки 5 и ее равномерное армирование (тип I) ортогональной сеткой рассчитываются по простым формулам: А = Ns/Rs; b = Na/yb2bRb.
Дополнительно должен быть учтен краевой момент для назначения армирования по периметру оболочки, в месте ее крепления к контурному элементу. Разрезка гипаров на сборные элементы обычно выполняется путем назначения равномерной сетки в плане, разделяющей поле оболочки на равные в плане квадратные элементы, например, размерами 3×3 или 6×6 м (рис. 6.22).
Для облегчения элементы выполняют ребристыми, с тонкой полкой, причем ребра могут быть выполнены либо только по контуру, либо также перекрестные ребра по полю оболочки. Стыкование соседних сборных элементов выполняют на сварке закладных деталей с последующей заделкой шпонок цементно-песчаным раствором.
Для расчета и конструирования оболочек существуют более сложные методы расчета по моментным теориям, ориентированные на применение компьютерных программ (например, современный комплекс MicroFe (НИИЖБ). Как показывает опыт проектирования и эксплуатации, все типы оболочек могут быть рассчитаны несколько менее точно по безмоментным теориям, с использованием простых формул, с дополнительным определением краевых моментов. Известно массовое строительство оболочек, рассчитанных по безмоментной теории (например, возведение гипаров в покрытиях, стенах, колоннах и фундаментах зданий различного назначения в Мехико, автор — Ф. Кандела). Именно он запроектировал и построил первое в мире здание, в котором все без исключения конструктивные элементы, начиная с покрытия и кончая фундаментом, имеют форму гипара.
Источник: industrial-wood.ru