Г. Рюле Пространственные покрытия конструкции и методы возведения. Том dnl5474

Теги: конструктивные элементы несущие конструкции строительство строительные материалы строительно-монтажные работы строительство наземных инженерных сооружений наземные комплексные сооружения

Похожие

Пространственные покрытия конструкции и методы возведения. Т.2. Металл, пластмассы, керамика, дерево

Аналитические поверхности: материалы по геометрии 500 поверхностей и информация к расчету на прочность тонких оболочек

Строительная наука XIX –XX веков

Англо-русский строительный словарь

Текст

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ

ПОКРЫТИЯ

(КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДЫ ВОЗВЕДЕНИЯ)

Под общей редакцией Г. РЮЛЕ

В двух томах

Том I

ЖЕЛЕЗОБЕТОН, АРМОЦЕМЕНТ

Перевод с немецкого С. Б, Е р м о л о в а

БИБЛИО

МОСКВА, СТРОЙИЗДАТ, 1973
УДК 624.074.2/.5+69.024.2 5:624.915/.916

Научный редактор перевода д-р техн, наук, проф В. В. Ермолов

Авторы: Г. Рюле, Э. К ю н, К. В а й с б а х, Д. Ц а й д л е р

Пространственные покрытия. (Конструкции и методы возведе-
ния). В 2-х т. Т. I. Железобетон, армоцемент. Пер. с нем. С. Б. Ер-
молова. М.. Стройиздат, 1973. 304 о. Авт.: Г. Рюле, Э. Кюн, К. Вайс-
бах, Д. Ц а й д л е р.

Книга посвящена проектированию пространственных конструк-
ций покрытии — оболочек и складок из железобетона и ар-
моцемента.

Рассматриваются вопросы выбора геометрических форм покры-
тий, их расчета и конструирования. Особенность книги — широкое
использование примеров из мировой практики применения простран-
ственных покрытий.

Книга предназначена для инженерно-технических работников
проектных и научно-исследовательских организаций.

Табл. 54, рис. 364, список лит.: 277 иазв.

Н. Riihle, Е. Kuhn, К. WeiBbach, D. Zeidler

RAUMLICHE DACHTRAGWERKE

Konstruktion und Ausfiihrung

Band 1

VEB Verlag fiir Bauwesen

Berlin — 1969

© Стройиздат, 1973
Нельзя сказать, что такие современные, прогрессивные и
впечатляющие строительные конструкции, как большепролетные про-
странственные покрытия, недостаточно освещены в отечественной тех-
нической литературе. Особенно много публикаций приходится на по-
следние годы. И тем не менее предлагаемая вниманию читателя книга
не только не повторяет известные издания, но довольно убедительно
указывает на существующий пробел в таких публикациях, где была бы
наглядно показана логика возникновения и развития строительных кон-
струкций этой группы.

Д-р Герман Рюле и его соавторы создали предлагаемым трудом
своеобразную энциклопедию пространственных покрытий типа оболо-
чек, сосредоточив в ней и обобщив обширный материал по опыту про-
ектирования, расчета и возведения тонкостенных конструкций с деталь-
ной их классификацией, иллюстрируемой примерами самых различных
решений по каждой разновидности, определяемой материалом конструк-
ции или ее геометрией. Из четырех основных этапов процесса создания
покрытия: общего архитектурно-конструктивного решения, статического
расчета, детального конструирования и возведения — авторы уделяют
наибольшее внимание первому. Однако делают они это на основе глубо-
кого проникновения в суть всех остальных этапов.

Знакомясь с основными типами оболочек и стержневых простран-
ственных систем, читатель получит ясное представление об особенно-
стях статической работы конструкции, найдет необходимые сведения о
рабочих гипотезах, положенных в основу тех или иных методов расчета,
с их критической оценкой, а также литературу по рекомендуемым рас-
четным методикам (приближенным и уточненным) для каждой харак-
терной расчетно-конструктивной схемы.

Обилие примеров осуществленных покрытий с их технико-экономи-
ческими показателями и характеристиками дает возможность архитек-
тору и инженеру, используя опыт многих лет, развить творческую конст-
руктивную интуицию, полезную для принятия правильного проектного
решения. Следует подчеркнуть и то, что методы возведения покрытий не
выходят из поля зрения авторов как при сравнительной оценке приводи-
мых примеров, так и в обобщенном виде, как факторы, влияющие на
конструкцию и порой определяющие ее.

Д-р Г. Рюле — вице-президент Международной ассоциации по про-
странственным конструкциям (ПАСС). До этого он много лет был чле-
ном Исполкома ИАОС, что дало ему возможность быть в курсе послед-

1* Зак. 303
них достижений в области теории и практики пространственных покры-
тий в интернациональном масштабе. Известна и научно-исследователь-
ская, и практическая деятельность д-ра Г. Рюле — в книге немало при-
меров сооружений, осуществленных по его проектам.

Книга знакомит с новейшими достижениями в области пространст-
венных покрытий практически всех стран, где эти достижения есть. Со-
ветский читатель с удовлетворением найдет много примеров из практи-
ки Советского Союза, связанных с деятельностью ведущих институтов,
в том числе НИИЖ’Б ЦНИИСК Госстроя СССР и специалистов (проф.
Г. К. Хайдукова, канд. техн, наук К. А. Глуховского и ряда других).

Это вполне закономерно, если учесть уровень применения простран-
ственных конструкций, достигнутый в СССР (за последние 10 лет пере-
крыто свыше 4 млн. м2 площадей), а также вклад наших ученых в
разработку теории оболочек. Авторы отмечают, что ведущая роль в обла-
сти армоцементных конструкций в настоящее время перешла к совет-
ским инженерам. Обо всем этом свидетельствует и достаточно обшир-
ная библиография на русском языке — явление пока еще не типичное
для зарубежной литературы.

В основу построения книги положена классификация по строитель-
ным материалам. В первом томе рассматриваются покрытия из железо-
бетона и армоцемента, во втором — из керамики, дерева, металлов и
пластических масс. Поэтому и объем соответствующих разделов и глав
не равновелик.

Дальнейшая рубрикация книги подчинена конструктивным призна-
кам. Классификация не всегда совпадает с используемой в нашей тех-
нической литературе; однако приведение в полное соответствие с ней
вызвало бы существенную перекомпоновку книги, не оправдываемую
ожидаемым результатом.

При переводе и редактировании сделаны некоторые сокращения и
исправлены замеченные неточности.

В частности, опущена глава «Изготовление и возведение» в связи с
тем, что технология монолитного железобетона, составляющая основной
акцент этой главы, не характерна для нашей строительной практики, а
опыт возведения сборных железобетонных оболочек, широко распрост-
раненных у нас, достаточно освещен в отечественной литературе (на-
пример, Р. А. Гребенник. Возведение пространственных конструкций
покрытий в промышленном строительстве. Стройиздат, 1972). Вместе
с тем методы изготовления и возведения оболочек рассмотрены авто-
рами этой главы— инженерами К. Вайсбахом и Д. Цайдлером и учте-
ны при описании отдельных (Примеров конструкций в других главах.

Введение, главы 1,3—8,10 и 11 написаны д-ром Г. Рюле, главы 2
и 9 — ин ж. Э. Кюяом.

В некоторых примерах имена авторов осуществленныхконсгрукций
отождествлены с именами авторов статей или докладов, что не всегда
соответствует действительности. Учитывая деликатность этого вопроса,
при переводе было решено не делать никаких исправлений, оставив
имена, указанные авторами книги.
Можно выразить уверенность в том, что книга окажется полезным
пособием для строителей-конструкторов и архитекторов.

Второй том книги Г. Рюле посвящен керамическим и деревянным
оболочкам, висячим покрытиям, металлическим стержневым простран-
ственным системам, пневматическим и тентовым оболочкам, простран-
ственным покрытиям с применением пластмасс.

Эта книга готовится к изданию © русском переводе в 1974 г.

В. В. ЕРМОЛОВ,
д-р техн, наук, профессор
ПРЕДИСЛОВИЕ К НЕМЕЦКОМУ ИЗДАНИЮ

Мы живем в эпоху технической революции в строи-
тельстве, обусловленной бурным развитием техники и народного хозяй-
ства. Традиционные строительные материалы, конструктивные решения,
технологические методы и нормы, формировавшиеся столетиями и ка-
завшиеся универсальными и незыблемыми, утрачивают свое былое зна-
чение и непрерывно сменяются новыми. Сейчас, более чем когда-либо,
речь идет о снижении затрат на материалы, рабочую силу и стоимости
строительства, с одновременным решением задач, стоящих перед архи-
тектурной практикой. Поэтому так необходимо сегодня последователь-
ное и глубоко продуманное использование накопленного в других обла-
стях техники опыта создания легких и экономичных конструкций.

Проектирование любого здания прежде всего преследует цель соз-
дать помещения, имеющие, в зависимости от функциональных требова-
ний, самые различные размеры. В связи с необходимостью перекрытия
этих помещений перед инженером ставится благодарная задача— пу-
тем применения новых эффективных конструкций компенсировать повы-
шение затрат, связанное с увеличением перекрываемых пролетов. Отход
от традиционных решений покрытий зданий начался уже несколько
десятилетий назад, когда в строительстве стали использовать пространст-
венные конструкции, в частности оболочки и складки. Современное раз-
витие строительной техники свидетельствует о том, что применение тон-
костенных конструкций усилило эту тенденцию. Примечательны огром-
ное число сооруженных пространственных покрытий и активность про-
должающихся исследований в этой области — по крайней мере не мень-
шая, чем в других важных отраслях строительства.

Международная ассоциация по пространственным конструкциям
(ПАСС) сумела организовать широкий обмен опытом и научно-техни-
ческое сотрудничество в международном масштабе. Одновременно с
этим интересу к пространственным конструкциям способствует и посто-
янно растущий поток информации. Во многих книгах излагаются во-
просы теории расчета различных пространственных конструкций, их
структуры и формы. Однако, если внимательно прислушаться к запро-
сам практиков — инженеров и архитекторов, посвятивших себя делу
развития пространственных конструкций, то обнаруживается серьезная
потребность в такой книге, где был бы обобщен и изложен опыт ком-
плексного решения вопросов разработки конструкций и их осуществле-
ния. Учитывая всю сложность проблемы, эту задачу, естественно, нель-
зя считать простой. Необходимость освещения столь широкого круга во-

ft
просов потребовала сжатого изложения, чего было нелегко достигнуть
при многочисленности известных примеров осуществленных сооружений.
В зависимости от степени развития той или иной конструкции или тех-
нологического процесса относящиеся к ним практические сведения ока-
зываются в известной мере противоречивыми. В связи с этим отдельные
разделы книги различаются по объему и форме изложения.

Каждый из разделов представляет собой итог многолетней исследо-
вательской работы авторов, выполненной в рамках Германской Акаде-
мии строительства, строительной промышленности ГДР или ИАСС. Ав-
торы старались выбрать самые существенные сведения о сооружениях и
о результатах исследований, сделать их общим достоянием архитекто-
ров и инженеров, технологов и экономистов, чтобы стимулировать даль-
нейшее развитие в этой области.

Естественно, что при создании легких эффективных конструкций в
ГДР необходимо критически подходить к приведенным в книге приме-
рам из практики других стран. Те или иные социальные и экономиче-
ские условия в отдельных странах неизбежно ведут к различию в поста-
новке и решении проблемы.

Я хотел бы сердечно поблагодарить многочисленных друзей и кол-
лег из многих стран, весьма любезно оказавших нам помощь информа-
цией о своем опыте, иллюстративным материалом и другими сведения-
ми, также и за то ободрение, без которого мы едва ли отважились бы
на этот труд и не смогли бы его осуществить.

Г. РЮЛЕ

Дрезден, 1969 г.
ВВЕДЕНИЕ

Для успешного осуществления любого архитектурного и
инженерного замысла, связанного с разработкой пространственных по-
крытий, — будь то оболочки, висячие конструкции, стальные структуры
или пневматические конструкции, — необходимо учитывать две основ-
ные закономерности:

связь между формой и несущей способностью, определяющую вы-
бор материалов, их расход и удельный вес затрат на материалы в об-
щей стоимости конструкции;

связь между формой и технологией, определяющую потребность в
рабочей силе и средствах труда, а следовательно, и их стоимость.

Взаимосвязь формы конструкции и ее несущей способности претер-
певает постоянные изменения по мере совершенствования знаний о свой-
ствах материалов благодаря появлению новых материалов и развитию
методов расчета.

Трудоемкость и стоимость конструкций должны быть по возможно-
сти минимальными. Поэтому форму конструкции, при соблюдении тре-
бований к ее несущей способности, необходимо тесно увязывать с воз-
можностью механизации всех рабочих операций по ее изготовлению,
монтажу и т. д. Это требование относится ко всей организации строи-
тельного процесса, которая в значительной мере зависит от степени
сложности конструктивных форм сооружения.

Современное развитие строительной механики, ориентирующейся на
широкое использование математических методов, сделало возможным
расчет весьма сложных пространственных конструкций. Механика —
дисциплина теоретическая, и не следует огорчаться по поводу того, что
она идеализирует поведение материалов и не учитывает условий изго-
товления конструкций. Такая абстракция была и остается необходимой;
важно, чтобы она не вступала в противоречие с реальными свойствами
материалов. К сожалению, необходимый для точного расчета конструк-
ций математический аппарат, как правило, оказывается мало приемле-
мым из-за ограниченных сроков проектирования. Использование при-
ближенных методов и применение ЭВМ все в большей степени освобож-
дают инженера от долгих и трудоемких расчетов, предоставляя ему
больше времени для творческой конструкторской работы.

Аналитические методы расчета могут быть существенно дополнены,
а отчасти и заменены исследованием моделей конструкций. Значение та-
ких исследований, позволяющих определить усилия и деформации в
конструкции, не следует недооценивать, равно как и переоценивать.
Успехи, достигнутые в последние годы в теории и эксперименталь-
ном исследовании пространственных конструкций, способствовали со-
вершенствованию представлений о связях между формой и несущей
способностью конструкции, выяснению многообразия этих связей и воз-
можности их количественной оценки.

Досадными для конструкторов остаются неясности в расчете конст-
рукций из железобетона, с учетом его неоднородности и трещинообра-
зования. Разрыв между изучением свойств материала и развитием ме-
ханики здесь очевиден.

Сегодня уже можно утверждать, что применение пространственных
конструкций обеспечивает в большинстве случаев минимальный расход
материалов по сравнению с традиционными решениями. Преимущества
этих конструкций подкрепляются и развитием методов производства ра-
бот. Если, например, лет десять назад сооружение оболочек сложных
форм требовало устройства трудоемкой и дорогостоящей деревянной
опалубки и лесов, то сейчас для этой цели все в большей степени при-
меняют передвижные подмости (из металлических труб и т. п.) или да-
же специальные механизированные агрегаты. Использование паропро-
грева, вакуумирования и других специальных способов обработки по-
зволяет достаточно просто осуществлять в монолитном железобетоне
статически и конструктивно оптимальные формы оболочек.

Если учесть, что для возведения монолитных тонкостенных оболо-
чек необходима выполненная с исключительной точностью деревянная
опалубка, то становятся очевидными преимущества использования сбор-
ных элементов заводского изготовления. В то время как применение
монолитных оболочек ограничивается сравнительно узким кругом сугу-
бо индивидуальных объектов, переход к сборным конструкциям позволя-
ет применять оболочки в массовом масштабе. Естественно, что при этом
накладываются некоторые ограничения на возможные конструктивные
формы по соображениям их соответствия условиям изготовления и мон-
тажа.

Что касается будущего, то мы должны отказаться от ориентации
только на железобетон как идеальный для любых условий материал и
не забывать о том, что при определенных экономических условиях боль-
шие возможности имеют пространственные конструкции из стали и алю-
миния. Возрастает значение висячих и вантовых покрытий. Известны
также пространственные покрытия из дерева, однако более широкое ис-
пользование его для этих целей, даже в богатых лесом странах, едва ли
возможно по экономическим соображениям. Зато применение пластмасс
открывает весьма широкие и еще не оцененные полностью возможности
для развития пространственных конструкций.

Надо полагать, что уже миновало время строгого разделения конст-
рукций по материалам. Будущее принадлежит оптимально спроектиро-
ванным и построенным конструкциям, в которых используются различ-
ные материалы, в полном соответствии с их положительными свойства-
ми и функциональными требованиями. Поэтому если сейчас еще и уда-
ется формально разделить железобетонные оболочки, стальные про-
странственные конструкции, висячие и вантовые покрытия, пневматиче-
сине конструкции и т. д., то по существу их нужно рассматривать как
нечто единое. Очень часто возможно весьма эффективное сочетание этих
конструкций точно так же, как постоянно обнаруживается их общность
в аспектах конструктивных решений и технологии изготовления. Един-
ство формы, конструкции и технологии дополняется, таким образом, и
единством подхода к материалу.

Наконец, важной проблемой является разработка конструкций кро-
вель, водостоков, световых проемов и других элементов покрытий; от ре-
шения этой проблемы зависит функциональная полноценность сооруже-
ния, на достижение которой и должны быть направлены усилия архи-
текторов и инженеров.
Глава 1

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ И ВОЛНИСТЫЕ ОБОЛОЧКИ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Основой развития едва ли не всех пространственных
строительных конструкций наряду с классическими купольными соору-
жениями можно считать цилиндрические оболочки. Применение оболо-
чек побудило строительную механику к исследованию проблем, связан-
ных со статической работой пространственных систем при различных
граничных условиях. Здесь следует отметить основополагающие работы
Дишингера и Финстервальдера, благодаря которым уже с 1927 г. цилин-
дрические оболочки получили широкое распространение и примерно до
1950 г. доминировали среди других типов оболочек. Над совершенство-
ванием и упрощением теоретических основ их расчета работали Боума,
Власов, Голанд, Дженкинс, Лундгрен, Парм, Рабих, Рамашвами, Ренч,
Рюдигер, Тотенхэм, Флютге, Хронович, Хрубан, Шорер и др. [1.1]. Пре-
имущества цилиндрических оболочек стали общепризнанными, и при-
мерно с 1955 г. применение сборных и предварительно напряженных
стержневых железобетонных конструкций покрытий (балок и ферм) на-
чало сокращаться, главным образом в связи с их недостаточной эконо-
мической эффективностью.

Классификация основных типов цилиндрических и волнистых желе-
зобетонных оболочек, а также характеристика некоторых конструкций,
сооруженных в период до середины 50-х годов, дана в табл. 1.1*

Основные геометрические параметры сооруженных цилиндрических
оболочек — пролет (длина) £, ширина (хорда) В, радиус кривизны/?
(рис. 1.1) и толщина оболочки d— варьируются в следующих пределах:
для длинных оболочек (£/5>2)—£=154-30 м, 5 = 7,54-12,5 м, d=
= 64-8 см;

для оболочек средней длины (1ст£/5<2)—£=124-20 ж, 5=104-
4-13 ж, d=6 4-8 см;

для коротких оболочек (£/5<1)—£=84-10 м, B = м, d-7-v-
4- 10 см.

Отношение R/В для оболочек всех трех типов близко к 1.

Срединная поверхность оболочек имеет цилиндрическую форму с
направляющей в виде дуги окружности, эллипса, коробовой кривой или
параболы. При сравнительно малых пролетах оболочка обычно имеет
форму части кругового цилиндра и образует единую 'пространственную

* В СССР первые монолитные цилиндрические оболочки (длинные и короткие) появились в
20-х годах, сборно-монолитные — в 50-х годах. — Прим. ред.
Таблица 1.1

Классификация и развитие конструктивных форм цилиндрических оболочек до 1955 г.

Схема конструкции Место и год по- стройки Основные размеры Источ ник
L, м В, м R, м d, см

А. Круговые цилиндрические оболочки

Нотр-Дам дю Ренеи (Фран- ция) , 1924 5X9,2 ,9,6 10,5 4 [1.2]
Франкфурт-на- Майне (Герма- ния), 1927 2x18 И,8 7,55 8,5 [1.3]
Харьков (СССР), 1928 15—29 6 — 6 [1.7]
Москва (СССР), 1931 20 12 1 - 5 [1.4]
Гамбург (Германия), 1931 2х Х24,4 9,2 7,5 5,5—8 [1-4]
Турин (Италия), 1929 24,2 11,5 10 6,3 [1.4]
Йена (Герма- ния), 1930 18,0 8,5 6,3 8—10 [1.4]
Германия, 1931 2Х Х5О,5 12,75 10 7 [1.4]
Схема конструкции Место и год по- стройки Основные размеры Источ- ник
L, м В, м R, м d, см
Брэила (Румыния), 1931 Гавр (Франция), 1934 Чикаго (США), 1934 Бурже (Франция), 1935 Карачи (Пакистан), 1940 Кельн (Зап. Герма- ния) , 1947-1948 Пантен-Бобиньи (Франция), 1949 Мюнхен (Зап. Герма- ния), 1947 Гамбург (Зап. Герма- ния), 1946 2X30 28,1 11 39,6 52 9 5X7,8 10,8 11,5 4,25 13 10,6 С 35,9 5,15 13,9 7,5 6,4 11 9 м. схе 21,4 5 8 6 6 7,5 6 6,3 му 7 4 7 [1-4] [1-8] [1-11] [1.9] [1-12] [1-13] [1.14] [1-14]

11
Jt— гг Предварительно напряженные оболоч- ки ““ 32000 ~ _ Г~
&
Сборные обол 1 14 14 ।
iJL 1L। [ОЧКИ
Основные размеры

Схема конструкции

Место и год по-
стройки

L, м

В, м

d, см

Источ-
ник

Харбург (ФРГ), 1948—1949 4х Х16,2 12,7 12,5
Нордхорн (ФРГ) 1948-1949 2х Х25,1 14 15
Англия, 1950 45,7 10,05 7

7 [1.14]
И [1.14]
6,3 [1-15]

Манчестер (Англия) 39,6 9,9 6,8 7
Манчестер (Англия) 7X12 49,5 54 7 —
Чехословакия, 1950 18 18 14,3 8 Типо- вой проект
ГДР, 1953-1954 15 6,25 5,5 4,5 То же
Схема конструкции Место и гоц по- стройки Основные размеры Источ- ник
L, м В, м R, м d, см

Б. Цилиндрические оболочки различных очертаний

Эллиптическая оболочка

То же

Коробовая оболочка

Параболическая оболочка

Дюссельдорф (Германия), 1925 23 18 11,6 5 [1.16]
Франкфурт-на- Майне (Германия), 1926—1927 36,1 14,1 7,5 7 [1.5]
Днепропетровск (СССР), 1932 2х Х16,5 11 —— 6 [1.6]
Вашингтон (США), 1934 11 40 9—13 [1.18]
Херши (США), 1936 7Х X 11,9 2X9,8 62,6 — 8,8— 15 [1-17]
Германия, 1936 10 30 5 [1.19]
Шалон-на-Мар- не (Франция), 1947 — 10,2 7 [1-Ю]
Схема конструкции

Место и год по- стройки Основные размеры |
L, м В, м R, м | Источ- , НИК а, см | I

В. Волнистые оболочки

Голландия, 1945 16,5 — — 8 и 1.20]
Италия, 1949 10+6 (кон- соль) 3 5 [1-21]
ПНР, 1953 18 1,5 — 4 Типо-
24 вой
проект

Г. Оболочки типа «бабочка»

Мюнхен (Германия), 1928—1929 9,36 6 ! i
Нюрнберг (Германия), 1928-1929 12 -7 / 5 —
Роттердам (Голландия), 1951-1952 12—15 12 / 8 [1-22]
Кобленц] (ФРГ), 1951-1952 12 13,54 — 7 [1.23]
*
Схема конструкции Место и год по- стройки Основные размеры Источ ник
L, м В, м R, м d, см

Д. Сборные круговые цилиндрические оболочки

Германия,
1942

конструкцию с балочными бортовыми элементами. Такие оболочки опи-
раются на гибкие торцевые диафрагмы. При ^больших пролетах оболоч-
ке придают дополнительный подъем в направлении пролета; в этом слу-
чае целесообразно принимать эллиптическое очертание оси оболочки,
что улучшает ее работу в поперечном направлении и снижает значения
продольных изгибающих моментов.

Длинные цилиндрические оболочки выполняются преимущественно
с ненапряженной арматурой; пролеты их по экономическим соображе-
ниям редко превышают 30 м. Ширина оболочек принимается равной
7,5—*12,5 м. Для оболочек с пролетами, достигающими 50 м, необходимо
устройство бортовых элементов большой высоты. Необходимая высота
бортовых элементов при размере оболочки в плане (BXL) 15X7,5 м со-
ставляет около 0,4 м, а при размере 30X10 м— 1,25 м.

Короткие цилиндрические оболочки имеют бортовые элементы, раз-
меры которых не превышают 0,4X0,4 м. В коротких оболочках более
вероятна потеря устойчивости; поэтому их обычно выполняют ребри-
стыми. При относительно большой длине устраивают дополнительные
опоры по продольным краям оболочки. Оболочку с BfL>3 принято счи-
тать аркой.

Волнистые оболочки широко применяются благодаря их архитектур-
ной выразительности и хорошим экономическим показателям. Наиболее
часто применяют двухконсольные оболочки (тип «бабочка») различных
геометрических форм для перекрытий железнодорожных платформ.

Предварительно напряженную арматуру после преодоления ряда
трудностей, связанных с началом ее применения, стали широко исполь-
зовать при возведении длинных цилиндрических оболочек: с 1940 г.— в
Пакистане и во ФрaHHi^BTfW'WffWAV''^pcwewiHi 1, с 1954 г. -— в Англии и

J БИБЛИОТЕК Л 1 17

I i вменено» о I
Рис. 1.2. Световые проемы в покрытиях из длинных (/—6) и коротких (7—11) цилин-
рических оболочек

/ — варианты размещения проемов; 2 — проем в коньке с плоским заполнением и окаймляющей
рамой; 3 — то же, с заполнением в уровне кровли; 4 — проемы по обе стороны конька; 5 — верти-
кальные светопроемы (при большой ширине корпуса); 6—световые фонари-всгавки между основ-
ными пролетами (е<Н, где Я — высота корпуса в свету); 7 — крупный проем в коньке с подкреп-
ляющими ребрами; 8 — мелкие проемы; 9 — световой фонарь между диафрагмами; 10 — проем
с заполнением в уровне кровли между диафрагмами; 11 — проемы с наклонным заполнением в вы-
резах оболочек

несколько позже — в ФРГ (преимущественно по методу «Цейс — Диви-
дат»).

Естественное освещение в большинстве зданий, перекрытых цилин-
дрическими оболочками, осуществляется через ленточные светопроемы в
стенах. Часто дополнительно устраивают различного типа светопроемы
в покрытиях (рис. 1.2). Площадь отдельных светопроемов может дости-
гать 15% площади оболочки в плане; длина проема не должна превы-
шать 3/б длины оболочки.

Технико-экономические показатели некоторых типов оболочек при-
ведены в табл. 1.2 и 1.3; в зависимосжмэяы^етных условий эти показа-
%

- г- ‘дх -""'Ч £
Таблица 1.2

Расход материалов и стоимость типовых оболочек (ЧССР)

Тип оболочки Основные размеры в м Расход материалов в кг/м2 Стоимость 1 м2, крон1
В L цемента стали
Круговые цилиндрические, длинные 6 15 60 27 750
9 15 50 23 700
6 18 60 28 750
9 18 50 25 700
6 21 65 32 750
Г 9 21 52 28 700
6 24 64 37 750
9 24 53 30 700
То же, короткие 12 6 40 13 450
15 6 40 13 450
18 6; 7,5 50 14 450
21 6; 7,5 50 14 450
24 6; 7,5 53 16 550

Волнистые (лотковые), 'монолитные 12 3; 6 40 14 550
15 3; 6 50 16 600
18 3; 6 50 22 650
21 3; 6 50 20 700
>***г ~ 24 3; 9 50 24 750
1г- =—JJ 27 3; 9 60 27 750
Волнистые (лотковые), сборные 12 6 50 20 1000
15 6 50 20 800
18 6 50 20 750

Переноса 15 18 55 17 600
18 21 60 22 600
21 24 64 26 650
Шедовые круговые цилиндрические 9 12 70 22 550
9 15 70 24 550
9 18 70 28 550

/□□□□/У "
L г р*
Тип оболочки

Шедовые коноидальные

Сборные шедовые лотковые

Основные размеры в м Расход материалов в кг/м2 Стоимость 1 Л<2, крон1
В L цемента стали
15 6 50 15 300
18 6 50 13 350
18 9 50 18 350
21 9 53 20 400
24 9 60 23 450
27 9 62 23 450
30 12 70 27 500
12 9 100 30 1000
15 9 НО 34 1050
18 9 120 37 1050

!По официальному курсу 1 крона=0,12 руб —Прим. пер.

тели могут меняться. Расход материалов и стоимость на единицу пере-
крываемой поверхности зависят от пролета оболочки (главным образом)
и от ее ширины. Довольно существенного снижения расхода материалов
можно достичь при использовании сборного железобетона.

Таблица 1.3

Расход материалов для некоторых круговых цилиндрических оболочек

Размер в м Расход материалов на 1 м2 Размеры в м Расход материалов на 1 м2
L В бетона в лх3 стали St A-I в кг леса (опалуб- ки) в см L в бетона в м* стали St A-I в кг леса (опалуб- ки) в см
Длинные оболочки Короткие оболочки
12,5 5 0,16 18—22 1,7 7,5 15 0,165 15 1,7
15 7,5 0,17 20—24 1,8 7,5 25 0,18 18 1,8
20 7,5 0,18 21—26 1,9 20 16,25 0,17 30 1,64
30 10 0,18 25—30 1,9 20 25 0,2 35 2,1

Тенденция к применению сборных конструкций и предварительно
напряженной арматуры при возведении цилиндрических оболочек наме-
тилась примерно в 1945 г. (табл. 1.4). Это было вызвано потребностью
перекрывать значительные пролеты. Тогда же предпринимались попыт-
ки типизации конструктивных схем оболочек, которые, однако, не дали
заметных результатов.
Ниже характеризуются и иллюстрируются основные направления
в развитии цилиндрических оболочек в соответствии со схемой I.I.

А. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ И МЕТОДОВ
ВОЗВЕДЕНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ ТИПОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК

Примерно с 1945 г. во многих странах изыскивались возможности
совершенствования конструкций и методов возведения цилиндрических
оболочек на основе нормирования и типизации. Естественно, что это не
должно было повести к ограничению многообразия форм оболочек. Бы-
ли предприняты многочисленные попытки свести к минимуму недостат-
ки, присущие конструктивным решениям и методам возведения оболо-
чек, предназначенных для массового строительства (главным образом
промышленного), и тем самым обеспечить экономичность и широкое
применение таких конструкций. Первым шагом в этом направлении яви-
лась унификация планировочных схем и введение модульной системы
для разбивочных осей и высот. Следующий этап состоял в выборе типо-
вых оболочек; в каждой стране отдавалось предпочтение оболочкам
того типа, который был разработан в наибольшей степени.

Проектирование любой оболочки начинается со статического расче-
та, зачастую весьма сложного и трудоемкого. Ограниченность сроков
проектирования обусловливает необходимость упрощения процедуры
расчета. Инженер-проектировщик должен иметь возможность пользо-
ваться для расчетов готовыми схемами, таблицами и т. п. То же отно-
сится и к разработке конструктивных чертежей.

Для оценки технико-экономических показателей проекта важно
иметь готовые данные о расходе материалов и трудозатратах на различ-
ные типы оболочек.

Типизации конструкций способствует разработка инвентарной опа-
лубки и лесов, быстро собираемых и многократно оборачиваемых. Эф-
фективным оказывается применение элементов опалубки из пластмасс и
стали. Наконец, существуют агрегаты, состоящие, например, из подвиж-
ной опалубки и установки для вакуумирования бетона, что позволяет
быстро его распалубливать. Все это дает возможность устранить едва ли
не самый серьезный недостаток монолитных оболочек — сложность опа-
лубки и тем самым значительно повысить их экономическую эффектив-
ность по сравнению с другими (конструкциями.

Первые практические шаги в направлении унификации размеров
монолитных оболочек и разработки типовых конструкций сборных круго-
вых цилиндрических оболочек для унифицированных секций промышлен-
ных зданий были предприняты в СССР, Чехословакии и Англии (табл.
1.4). В 1953 г. Хенн и Рюле выступили с предложениями по типизации обо-
лочек в ГДР [1.25], а в 1958 г. были разработаны конструкции сборных
круговых цилиндрических оболочек, успешно примененные на многих
промышленных объектах (табл. 1.5). Это направление не получило
дальнейшего развития.

Следует отметить, что унификация размеров монолитных круговых
цилиндрических оболочек облегчает их расчет, конструктивную разра-
Таблица 1.4

Предложения по типизации оболочек в Англии

Тип конструкции Размер
длина L, м ширина В, м высота Н, м радиус В, м толщина d, см
Отдельно стоящие круговые цилиндри- 30,48 15,24 3,21 10,69 7,6
ческие оболочки 24,42 12,21 2,52 10,69 7,6
18,32 9,16 1,83 9,16 6,3
12,21 6, 1 1,32 6,1 6,3
То же, с боковым освещением 36,6 15,24 3,97 12,21 7,6
33,54 13,73 3,35 12,21 7,6
30,48 12,21 3,21 10,69 6,98
27,45 10,69 2,74 10,69 6,98
Мнэговолновые круговые { и линдрические 30,48 15,24 3,21 10,69 6,98
оболочки средней длины 24,42 13,73 2,52 10,69 6,35
18,32 10,69 1,83 9,16 6,35
12,21 7,63 1,22 6,1 5,71
То же, длинные 54,9 15,24 5,49 12,21 7,6
48,8 13,73 4,88 10,69 7,6
42,69 12,21 4,27 10,69 6,98
36,6 10,69 3,66 10,69 6,98
Консольные оболочки 18,31 12,21 2,44 6,1 6,35
15,24 12,21 2,44 6,1 6,35
12,21 11,45 2,14 6,1 6,35
9, 16 10,69 2,14 6,1 6,35
Шедовые цилиндрические оболочки 18,31 12,21 4,88 12,21 6,98
15,24 10,08 4,27 12,21 6,98
12,21 8,25 3,66 10,69 6,35
9,16 6,1 3,05 9,16 6,35
Таблица 1.5

Показатели типовых сборных длинных круговых цилиндрических оболочек (ГДР)

Схема Размеры в мм Масса одного элемента в т Расход материалов на один элемент
длина ширина радиус высота бетона в м3 стали в т
9 000 6000 7500 988 10,01 4 0,556
3,71 0,538
12 000 6000 7500 988 12,32 4,93 0,831
4,63 0,814
15 000 6000 6000 1525 21,38 8,55 1,09
8,25 1,072
18 000 6000 6000 1525 24,74 9,9 1,379
9,6 1,362
21 000 6000 6000 1530 29,69 11,88 2,039
11,65 2,013

Примечание. В числителе дан .расход материалов на оболочку с «карнизом, в знаме-
нателе — без карниза.

ботку и -возведение. При создании сборных конструкций унификация
размеров —обязательное условие.

Рассматриваемый этап развития оболочек характеризуется предва-
рительным напряжением арматуры, упрощением схем армирования,
исключением мощных бортовых элементов (рациональным выбором по-
перечного сечения оболочек) и созданием выразительных архитектур-
ных форм (например, волнистых оболочек). Эти тенденции можно про-
иллюстрировать примерами.

Предварительно напряженные длинные круговые оболочки в Бурн-
мауте, Англия. Размеры оболочек: L=50 ж, В= 10,06 м, /? = 6,75 м, d=
= 6,5 см. Напряженная арматура в виде тросов (каждый из 152 проволок
диаметром 7 мм) размещена в бортовых элементах высотой 170 см и
шириной 26 см. Оболочки бетонировали на передвижной опалубке.

Предварительно напряженные длинные круговые цилиндрические
оболочки в Бухаресте, Румыния (рис. 1.3). Автор М. Крету (Бухарест).
Размеры оболочек: L=26,3 м, В = 9 м, /?~5,65 м, d=7 см. Вместо борто-
вых балок применены утолщенные ребра в местах сопряжения смежных
волн. Напряженные по методу Фрейссинэ арматурные пучки располо-
жены по параболам вдоль краев оболочек, по 8 шт. в каждой. Пример
рациональной и архитектурно выразительной конструкции. Оболочки
бетонировали на передвижной опалубке.

Предварительно напряженные длинные круговые цилиндрические
оболочки в Дармштадте, ФРГ (рис. 1.4) [1.26]. Автор А. Мемель (Дарм-
штадт). Размеры оболочек: L=»27,5 м (включая две консоли по 3 м),
24
Рис. 1.3. Предвари-
тельно напряженные
длинные круговые
цилиндрические обо-
лочки в Бухаресте
(Румыния)

Рис. 1.4. Предвари-
тельно напряженные
длинные круговые
цилиндрические обо-
лочки в Дармштадте
(ФРГ)

70300
В = 10 м, R = % м, d=^l см. Очень пологие оболочки—без бортовых эле-
ментов у средних волн; в местах сопряжения смежных волн оболочки
утолщены до 15 см. Крайние волны подкреплены выступающими вверх
бортовыми балками. Выступающие над оболочкой торцевые балки —
диафрагмы и стойки ломаного очертания создают интересный архитек-
турный эффект. Конструкция выполнена с напряженным армированием,
чтобы предотвратить -образование трещин и коррозию арматуры при вы-
сокой влажности воздуха в помещении. Применение предварительного
напряжения арматуры позволило отказаться от устройства бортовых
элементов в крайних оболочках. Покрытие возводили зимой. Оболочки
бетонировали отдельными участками, ограниченными коньками смеж-
ных волн. На половину расчетного усилия арматуру натягивали на каж-
дом участке через три дня после бетонирования, а на полную его вели-
чину еще через четыре дня, затем нагнетали раствор в каналы и распа-
лубливали оболочку.

Предварительно напряженные длинные круговые цилиндрические
оболочки покрытия ангара в Абингдоне, Англия (рис. 1.5) [1.27]. Авто-
ры X. Бродбент, С. Дженкинс (Лондон). Размеры оболочек: L = 57 м,
В=10,9 м (3 волны), 7? = 7,5 м, rf=8~12,5 см. Бортовые элементы: сред-
ние— прямоугольного сечения, высотой 3,05 м и шириной 0,23 м\ край-
ние— коробчатого сечения, высотой 1,54—3,05 м и шириной 1,95 м. Бе-
тон оболочек марки 280, бортовых элементов марки 425. Оболочки и
бортовые элементы армированы напряженными пучками, натягивали их
одновременно с двух сторон по /методу Фрейссинэ. Конструкция разра-
ботана по конкурсу и принята к осуществлению, как в наибольшей сте-
пени удовлетворяющая требованиям долговечности, архитектурной вы-
разительности, быстроты возведения и малой стоимости эксплуатации;
кроме того, она оказалась на 10% дешевле ближайшего по стоимости
конкурсного варианта и на 28% дешевле наиболее дррогого варианта.
Покрытие .ангара состоит из трех отсеков (размерами 57X33,5 м), кото-
рые бетонировались участками на земле с использованием передвижной
опалубки. Затем каждый из готовых блоков покрытия был поднят дом-
кратом в проектное положение одновременным постепенным наращива-
нием четырех опорных стоек из Т-образных сборных железобетонных
элементов (см. рис. 1.5,6). Благодаря этому прогрессивному для того
времени инженерному решению каждый из отсеков ангара был соору-
жен за шесть месяцев. Стоимость строительства была значительно сни-
жена благодаря экономии на опалубке и поддерживающих лесах, а так-
же упрощению всего процесса возведения покрытия.

Предварительно напряженные длинные круговые цилиндрические
оболочки в Бернее, Франция (рис. 1.6). Автор и руководитель работ
Э. Куанье (Париж). Размеры оболочек: L=22,5 м, В = 7,2 м, d^Q-г
-7-10 см. Площадь покрытия — 10 000 м2. Бортовые элементы У-образно-
го сечения, переходящие с уступом в оболочку. Предварительно напря-
женная арматура типа Куанье; оболочка армирована простыми вязаны-
ми сетками. Покрытие выполнено без деформационных швов, с опирани-
ем на колонны через неопреновые прокладки. Теплоизоляция располо-
жена с внутренней стороны оболочки. Оболочки бетонировали с приме-
Рис. 1.5. Предвари-
тельно напряженные
длинные круговые
цилиндрические обо-
лочки в Абингдоне
(Англия)
а — поперечный разрез;
б — подъем блока по-
крытия
Рис. 1.6. Предварительно напряженные длинные круговые цилиндрические оболочки
в Бернее (Франция)

а — схема перестановки опалубки; б — разрез; в — план расположения напрягаемой арматуры;
1 — теплоизоляция; 2 — напрягаемая арматура; 3 — светопроемы; 4 — анкерные устройства

то ш , бооо ,2ioo

Рис. 1.7. Предварительно напряженные оболочки типа «Цейс-Дивидаг» в Западном
Берлине

/ — наружная грань стены; 2 — приточный канал; 3 —уровень верха оболочек на опорах; 4 — то
же, в пролете; 5 — набетонка по уклону ендовы
нением простейшей передвижной опалубки. Арматуру натягивали до
полного отвердения бетона, при этом темпы возведения покрытия дости-
гали 2000 м21мес.

Предварительно напряженные оболочки типа «Цейс-Дивидаг» в За-
падном Берлине (рис. 1.7). Конструкция разработана и осуществлена
фирмой «Диккерхоф и Видман» (Западный Берлин) в 1961 г. Размеры
оболочек: L=32,5 м, В=12 м, d=8 см. Площадь покрытия — 5000 м2.
Покрытие в виде системы круговых цилиндрических оболочек состоит
из двух отсеков, разделенных распределительным каналом системы кон-
диционирования воздуха. Торцевые диафрагмы—в виде предварительно
напряженных балок-стенок. Напряженная арматура оболочек в виде
стержней диаметром 18,6 и 26 мм из стали St 80/105 размещена в утол-
щенных зонах сопряжений смежных волн. Деформационных швов в по-
крытии нет. Отсеки бетонировали последовательно, используя один ком-
плект опалубки. Бетонные работы по возведению поддерживающих кон-
струкций и покрытия были выполнены за 3 месяца.

Современные формы цилиндрических оболочек развиты во многих
странах. В ряде случаев применение предварительного напряжения по-
зволяло отказаться от нежелательных по архитектурным и функцио-
нальным соображениям бортовых элементов; иногда предпочтение от-
давалось очень динамичным и выразительным волнистым оболочкам,
имеющим преимущества с точки зрения возведения. Примеры таких кон-
струкций даны на рис. 1.8 и 1.9.

Б, В, Г. СБОРНЫЕ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ОБОЛОЧКИ

Примерно до 1950 г. цилиндрические, волнистые и другие оболочки
возводились преимущественно в монолитном железобетоне. Начавшееся
с 1942 г. развитие сборных цилиндрических оболочек позволило усовер-
шенствовать методы возведения конструкций, повысить их эффектив-
ность и снизить трудоемкость. С точки зрения статики, переход к монта-
жу конструкций из сборных элементов означает в известном смысле воз-
вращение к простейшим конструктивным схемам: конструкция расчле-
няется на отдельные, самостоятельно работающие стержни или балоч-
ные плиты; происходит отказ от статической неопределимости, являю-
щейся характерным признаком монолитного железобетона. В стержне-
вых и плитных сборных конструкциях статическая неопределимость
частично восстанавливается соответствующим решением стыков и замоно-
личиванием отдельных узлов. При конструировании сборных оболочек
возникает задача придания конструкции, после ее монтажа, высокой
статической эффективности. Применение тонкостенных бетонных элемен-
тов, образующих после сборки поверхность, приближающуюся к идеаль-
ной форме оболочки, позволяет отказаться от массивных балок. При
этом следует избегать сложных геометрических форм и сопряжений, по-
вышающих трудоемкость конструкции. В конечном счете система от-
дельных изолированных плит должна быть превращена в единый, сов-
местно работающий элемент пространственной конструкции — оболочку.
Сущность задачи проектирования состоит в правильном выборе конст-
Рис. 1.8. Волнистые оболочки в Эфории (СРР)

Рис. 1.9. Короткие цилиндрические оболочки, школа в Мичигане (США)
руктивной схемы, с учетом веса отдельных сборных элементов и техно-
логии их монтажа. В отношении выбора веса монтажных элементов су-
ществуют разнообразные тенденции, вплоть до самых крайних: либо
предельно сокращают количество монтажных стыков, применяя мини-
мально возможное количество тяжелых крупных элементов, монтируе-
мых специальными подъемными механизмами, либо ориентируются на
универсальные механизмы сравнительно небольшой грузоподъемности,
соответственно уменьшая размеры и вес сборных элементов. Очевидно,
что этот вопрос должен рассматриваться с учетом особенностей каждого
конкретного объекта, в том числе его размеров, от которых и зависит
окончательное решение. Схема 1.2 иллюстрирует основные направле-
ния в развитии сборных цилиндрических, волнистых и других оболочек.

Цилиндрические оболочки в виде целых унифицированных сборных
элементов не получили широкого распространения. Невелик объем при-
менения -сборно-монолитных цилиндрических оболочек. То же относится
и к предварительно напряженным сборно-монолитным конструкциям ци-
линдрических и волнистых оболочек. Причина этого заключается в том,
что стоимость сборных оболочек оказывается, как правило, выше стои-
мости монолитных, возводимых индустриальными методами.

Серийно сборные оболочки изготовляют в ГДР (длинные волнистые
оболочки) и в СССР (длинные и короткие цилиндрические оболочки из
сборных плит, со сборными стержневыми бортовыми элементами и диа-
фрагмами)1. Сборные волнистые оболочки, применяемые в ГДР, пред-
ставляют собой по существу балки волнообразного поперечного -сече-
ния; благодаря оптимальной геометрической форме они имеют наиболь-
шую несущую способность по сравнению с аналогичными волнистыми
и складчатыми балочными конструкциями.

Эффективность формы сечения изгибаемых балочных элементов, по

Рюле Г 1.28], характеризуется отношением f(= , где гн и Гв — яд-

ГI

ровые расстояния для нижней и -верхней грани сечения; h— высота се-
чения. Для волнистого и трапецеидального сечений этот показатель при
заданной ширине элемента оказывается больше, чем для других форм
'рис. 1.10).

При -серийном изготовлении конструкций решающую роль играют
технология производства, расход материалов и трудозатраты. Создать
оптимальную конструкцию можно лишь на основе комплексного учета
всех этих факторов. Благодаря универсальности балки-оболочки — наи-
более подходящие для серийного изготовления конструкции.

Сборные длинные круговые цилиндрические оболочки в Дейли-Сити,
США (рис. 1.11). Автор Томпсон. Размеры оболочек: L=15,8 м, консоль
2,8 м, В=4,5 м, d=9 см. Оболочки без бортовых элементов, с замоноли-
ченными швами в ендовах. Армирование обычное. Масса одной сборной
оболочки 20 т. Оболочки опираются на сборные трехшарнирные рамы.
При бетонировании оболочек применяли деревянную опалубку; одну

1 Кроме того, в СССР широко используются (более 1 млн. м2) короткие цилиндрические пане
ли-оболючки КЖС шириной 3 м, длиной 18 и 24 м. Прим. ред.
CO

ьэ

Крупногабаритные длинные цилиндриче-
ские и волнистые оболочки

Балки-оболочки серийного
изготовления

Комбинация оболочки из
сборных элементов с
монолитными диафраг-
мами и бортовыми эле
ментами или наоборот

Характеристика:

Модульные размеры. Вес и габариты ограничиваются условиями монта-
жа. Изготовление — на строительных площадках. Ограниченные воз-
можности варьирования конструктивных и планировочных схем
Пролеты — до 20 м

Характеристика:

Универсальные возмож-
ности конструктивных
решений

Пролеты — до 50 м

Характеристика:

Модульные размеры. Механи-
зированное изготовление на за-
водах. Возможность примене-
ния в различных комбинациях.

Легкость монтажа.
Пролеты — до 20 м

Совершенствование
методов возведения

Армирование
обычное напряженное X- • , ,,

Армирование — обычное
и напряженное

Предварительное
напряжение
Круговые цилиндри-
ческие оболочки, со-
бираемые из отдель-
ных элементов

Тнип । iiiii'i

Круговые цилиндри-
ческие и волнистые
оболочки, собирае-
мые из отдельных
элементов с натяже-
нием арматуры

Массовое производство

Характеристика:

Модульные размеры.

Малое число типо-
размеров сборных
элементов. Бортовые
элементы и диафраг-
мы— в виде ферм.

Изготовление на за-
водах, легкость
транспортировки.

Сборка в проектном
положении

Пролеты — более 20 м

Характеристика:

Модульные размеры. Малое число типоразме-
ров сборных элементов. Оптимальные*формы
сечений. Изготовление—на заводах,
легкость транспортировки. Сборка — на земле
или в проектном положении.

Пролеты — более 20 м

Предварительное напряжение сборных
элементов

।

Серийное изготовле-
ние

Серийное изготовление

Схема 1.2. Развитие конструкций сборных цилиндрических и волнистых оболочек.
Рис. 1.10. Эффективность различных форм сечения ба-
лок-оболочек (по Рюле)

Рис. 1.11. Сборные длин-
ные круговые цилиндри-
ческие оболочки в Дей
ли-Сити (США)

Рис. 1.12. Сборная предварительно напряженная круговая цилиндрическая о'.олочкз
типа «бабочка» в Мюнхене (ФРГ)

а — разрезы и план; б — конструкция монтажных подмостей

оболочку изготовляли за 4 ч. Опалубку снимали через 8 суток после бе-
тонирования и перевозили оболочки к месту монтажа (на расстояние
360 км) на лесовозных автоприцепах. Для перевозки и монтажа оболо-
чек использовали специальные траверсы.

Типовые сборные длинные круговые цилиндрические оболочки. ГДР
(см. табл. 1.6). 'Принципиальная разработка конструкции выполнена
Институтом типизации (Берлин), проект — Народным предприятием
промышленного проектирования (Дрезден). Оболочки применены в про-
мышленных зданиях различного назначения. Размеры оболочек: £ = 9э-
4-21 м, В = 6 м, Д = б4-7,5 м, </=44-4,5 см. Оболочки вместе с бортовы-
ми балками и диафрагмами (в виде балок-стенок или арок) представ-
ляют собой целые элементы. Масса одной оболочки от 10 до 29 т.
Сборно-монолитная предварительно напряженная цилиндрическая
оболочка типа «бабочка» в Мюнхене, ФРГ (рис 1.12). Автор Бюрер
1 Мюнхен). Размеры оболочки: £=10 м, 10,55 м, Д = 10 м, d=\Q см.
Опытная конструкция из круговых цилиндрических сборных элементов,
соединенных в оболочку напряженной продольной арматурой. Сборные
элементы были смонтированы на легких лесах, после чего сквозь них бы-
:а пропущена напрягаемая арматура, замоноличены швы и натянута
арматура.

Сборно-монолитные предварительно напряженные волнистые обо-
лочки в Косвиге, ГДР (рис. 1.13). Авторы К. Хофман, Г. Рюле (Дрез-
ден). Размеры оболочек: £ = 19 м, В = 5 м, d=.3;5-.- 8,5 см. Площадь
покрытия 800 м2. Волнистые оболочки двоякой кривизны состоят из сбор-
ных элементов двух типов — ендовных, отрицательной кривизны с пред-
варительно напряженной арматурой, и коньковых, положительной кри-
визны, с обычным армированием. Всего использовано четыре типораз-
мера сборных элементов. Все поперечные стыки, кроме стыков в ендо-
вах, армированы. При возведении покрытия вначале была выполнена на
земле укрупнительная сборка ендовных элементов с частичным натяже-
нием арматуры, затем они были подняты в проектное положение на вре-

Рис. 1.13. Сборные предварительно напряженные волнистые оболочки
в Косвиге (ГДР)

а — разрезы и план; б — последовательность монтажа сборных элементов

Зак. 303

.35
Рис. 1.14. Сборные круговые ци-
линдрические оболочки (СССР)
а — длинные; б — короткие; в — конст-
рукция короткой оболочки «киевского»
типа; 1 — ферма-диафрагма; 2— ребри-
стые панели; 3 — карнизные и ендов-
ные элементы; 4 — выпуски арматуры;
5 — бетонные шпонки; 6 — арматурные
каркасы в швах; 7 — монолитный бе-
тон

менные опоры. После этого были смонтированы верхние элементы обо-
лочек и полностью натянута арматура. Расход материалов на 1 м2 по-
крытия: бетон марки 300—0,05 м3, сталь I (для обычной арматуры) —
3,5 кг\ -сталь 130/150 (для напряженной арматуры) — 1,5 кг.

Сборные длинные и короткие круговые цилиндрические оболочки
СССР (рис. 1.14, табл. 1.6). Авторы А. Михайлов, Г. Свешников и др.

Таблица 1.6

Технико-экономические показатели длинных и коротких сборных круговых
цилиндрических оболочек (СССР)

Тип конструкции Размер в м Расход мате- риалов на 1 л«2 Трудозатраты в чел.-час. на 1 м* Тип конструкции Размер в м 1 । из Расход мате- ! %
риалов на 1 м2 Трудозатр в чел.-час на 1 м2
бетона в м3 стали в кг бетона в м3 стали в кг
Короткие обо- 24x12 0,087 10,9 1,6 То же, из плит 24x12 0,091 7,2 1,88
лочки из плит 30x12 0,091 12,2 1,6 1,5x12 м Длинные обо- 36x12 0,09 7,9 2,41
3x12 л 42x12 0,09 15,9 2,2 12x24 0,084 14,4 2,12
60x12 0,132 20,5 3,6 лочки из плит 12x36 0,085 14,5 2,78
120X12 0,127 13,7 — 3X12 м
То же, из плит 12x24 0,079 12,9 2,43
3x6 м 12x36 0,09 14 3,59
Рис. 1.15. Сечения сборных балок-оболо-
чек типа «бабочка» в Рединге (США)
/ — окаймляющие ребра у проемов; 2 — на-
пряженная арматура

Сборные короткие цилиндрические оболочки («киевского типа») собира-
ются из железобетонных ферм-диафрагм и ребристых железобетонных
панелей. Конструкция рассчитана, как оболочка (после замоноличива-
ния), с учетом собственного веса и временной нагрузки. Аналогичную
конструкцию имеют и длинные цилиндрические оболочки. Фермы и па-
нели изготовляют на заводах железобетонных конструкций и специаль-
ным автотранспортом доставляют к месту монтажа. Панели соединяют
между собой и с фермами сваркой, с последующим замоноличиванием.

Длинные круговые цилиндрические оболочки в Килдине, Англия.
Конструкция разработана фирмой «Бритиш ринфорсид конкрит» (Стаф-
форд). Размеры оболочек: 1=18 м, В=9 м, d=7,5 см. Площадь покры-
тия — 14 600 л2. Сборно-монолитные многопролетные оболочки из эле-
ментов размером 9X4,5 м, которые на стадии монтажа работают как
арочные своды с затяжками. Колонны, бортовые балки и арочные диаф-
рагмы выполнены ,в монолитном железобетоне. Арматура — в виде гото-
вых вязаных каркасов и сеток. При возведении покрытия сначала были
сделаны опоры, диафрагмы и бортовые балки; затем смонтированы сбор-
ные элементы оболочек на передвижных подмостях, для которых были
устроены рельсовые пути по бортовым балкам. После этого швы замоно-
личивали; подмости снимали по достижении бетоном кубиковой прочно-
сти 175 кгс!см2. Расход арматуры (с учетом колонн) —24 кг]м2.

Балки-оболочки средней длины типа «эфид», ГДР (табл. 1.7). Автор
Г. Бинерт (Дрезден). Размеры оболочек: L = 6 м, В = 1,4 м, d=3 см.
Балки-оболочки имеют У-образное сечение, с ребром посредине; арми-
рование ребра—обычное или с предварительным напряжением. Оболоч-
ки применяются в основном для скатных покрытий. Изготовляют их на
заводах железобетонных конструкций, монтируют башенными кранами.

Балки-оболочки типа «бабочка» в Рединге, США (рис. 1.15). Авто-
ры— С. Мед'вядовский, У. Доусон (Сан-Франциско). Размеры оболо-
чек: с обычной арматурой, без ребер — L=6 м, В = 3 м, Д=2 м; с пред-
варительно напряженной арматурой — L=12 м (без ребер) и 24 м (со
Таблица 1.7

Балки-оболочки типа «эфид» (ГДР)

Тип конструкции Масса элемен- та в кг Расход материалов на 1 м2
стали в кг в том числе напряженная арматура из стали 130/150 в % бетона в м3
Оболочка и ребро с обычной ар- матурой 485 7,1 (St A-I) — 0,076
Ребро с напряженной арматурой изготовляется предварительно), оболочка — с обычной 420 4,5 41 0,067
1 Оболочка и ребро с напряжен- ной арматурой 315 3,5 67 0,052

средним ребром), В=3 м, R=l,8 м. Толщина оболочек 6 см. Балки-обо-
лочки выполнены из легкого бетона с объемной массой 1900 кг/л/3. Мак-
симальный вес сборного элемента 26 т. Оболочки изготовляли непосред-
ственно на монтажной площадке; арматуру натягивали до схватывания
бетона. Монтировали оболочки одним или двумя кранами. Монтажные
стыки оболочек — сварные. Максимальная производительность монтажа
покрытия — 520 м2 в день.

Волнистые балки-оболочки, ГДР (табл. 1.8). Авторы Г. Рюле,
Р. Тик (Дрезден). Сборные элементы имеют оптимальную по несущей
способности формусечения [1.28], которая дает возможность применить
пакетный способ изготовления. Армировали элементы заранее изготов-
ленными каркасами. Балки-оболочки имеют небольшой подъем в про-
дольном направлении, что упрощает водоотвод с покрытия. Изготовля-
ются они на заводах железобетонных конструкций, хранятся на складах
и перевозятся в пакетах. Продольные швы между балками раствором
не заделываются.
Таблица 1.8

Технико-экономические показатели волнистых балок-оболочек (ГДР)

Размеры в мм

Вес в кг

толщина

Расход материалов

I стали !

-1 стали ‘ stA-HI бетона в №
bi A-I в кг о Кй ।

8 000 40 25 96 860 5,19 46,74 . 0,04 ' 0,359
1120 9 000 40 25 96 968 6,06 61,45 ___ — 0,04 0,403
10 000 40 25 96 1075 7,41 83,33 — 0,04 : 0,448
11 000 40 25 96 1183 8,42 104,18 - — 0,04 0,493
9 000 55 35 127 1950 4,58 70,1 2,93 44,9 0,055 0,843
1495 12 000 55 35 127 2500 4,61 91,3 4,99 98,8 0,055 . 1,09
15 000 55 35 127 3100 5,16 125,4 8,49 206,1 0,055 1 1,336

Д, Е. ОБОЛОЧКИ КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ИЗ СТАЛИ
И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Этот тип конструкций, как ни странно, редко используется для со-
здания цилиндрических оболочек. В 1935 г. по проекту Э. Торрохи было
сооружено покрытие зала для спортивных игр в Мадриде, состоящее из
двух длинных цилиндрических оболочек различного радиуса. Железобе-
тонные оболочки сочетаются в этом покрытии с плоскими элементами
в виде сквозных стальных конструкций, используемыми для естествен-
ного освещения зала. Длина покрытия 55 м, общая ширина (Bi +
Ц-В2)—32,6 м, толщина оболочек 8,5 см. По проекту Э. Торрохи вы-
полнено также покрытие из длинных круговых цилиндрических оболо-
чек в Костильяресе, представляющее собой комбинацию сетчатой
стальной пространственной конструкции и опирающейся на нее желе-
зобетонной сводчатой плиты.

Другой тип комбинированной конструкции, разработанный Блум-
филдом, представляет собой сетчатую стальную оболочку, заполняе-
мую после монтажа бетоном (обычно легким); опалубкой служат под-
вешенные к стальной конструкции легкие щиты из просечного листо-
вого металла, древесноволокнистых плит и т. п.

В Венгрии по проекту М. Гнедига и Л. Коллара выполнено по-
крытие в виде коротких оболочек, состоящее из легких стальных решет-
чатых арок-диафрагм и монолитной железобетонной кессонированной
плиты (рис. 1.16). Размеры оболочек: В = 37 м, L<=5 м, d=4 см;
высота ребер 17,5 см. Расход материалов на 1 м2 покрытия: бетона
0,08 мг, стали 18,45 кг.

В США получили некоторое распространение оболочки из конст-
руктивного легкого бетона; в других странах его почти не применяют,
так как при этом существенно повышается стоимость конструкций.
Рис. 1.16. Короткая цилиндрическая оболочка из кессонированных железобетонных
плит со стальными фермами-диафрагмами (Венгрия)

2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Основные принципы расчета [1.29], общие для всех видов оболо-
чек, сводятся к следующему.

Усилия и перемещения в оболочках определяются методами тео-
рии упругости; материал оболочки рассматривается как однородный
и изотропный, без учета трещинообразования.

Следует иметь в виду, что уровень требований к строгости исход-
ных допущений и точности расчета, определяющих его трудоемкость,
зависит от следующих, зачастую решающих, факторов: характера и
точности определения нагрузок и краевых условий; размеров конст-
рукции; соответствия действительной формы конструкции, с учетом
условий возведения, и ее расчетной геометрии.

Приближенные методы расчета оболочек, при которых не выпол-
няются условия совместности деформаций и напряжений, можно при-
менять лишь в случаях, когда их пригодность подтверждена точными
решениями либо исследованиями моделей и натурных конструкций.
При надлежащем обосновании возможен расчет оболочек по методу
предельного равновесия. При больших величинах отношения пролета
к радиусу или к ширине оболочки одинарной кривизны (цилиндричес-
кие, волнистые, конические и др.) работают в продольном направле-
нии аналогично балкам. Отличие оболочки от балки по характеру
распределения продольных нормальных напряжений определяется
прежде всего различием прогибов (верхней и нижней кромки -сечения:
чем меньше это различие, тем ближе эпюра продольных напряжений
к прямолинейной. В этих случаях можно существенно упростить рас-
чет оболочки. Если же «балочная теория» оказывается неприменимой,
то следует воспользоваться точным или -одним из приближенных ме-
тодов либо- готовыми таблицами. Пространственные железобетонные
конструкции обладают, как правило-, ощутимым запасом прочности.
Так, при назначаемой из конструктивных соображений толщине обо-
лочки сжимающие напряжения в ней оказываются значительно мень-
ше допускаемых; количество арматуры также принимается с запасом
из конструктивных соображений, с учетом температурных напряже-
ний, усадочных явлений и монтажных нагрузок; наконец, не всегда в
полной мере учитывается разгружающее влияние бортовых элементов
и подкрепляющих ребер. Однако эти резервы -прочности заметно
уменьшаются по- мере увеличения размеров конструкции, а также у
пологих оболочек. Поэтому приближенные методы, успешно использу-
емые для расчета относительно небольших оболочек, часто оказыва-
ются неприменимыми для оболочек аналогичного типа значительных
размеров.

На статическую работу и несущую способность оболочек сущест-
венно влияют бортовые элементы и диафрагмы. Бортовые элементы
воспринимают передаваемые усилия без значительных деформаций,
если они достаточно жестки и правильно решены их узлы опирания;
при этом в оболочке под нагрузкой будут развиваться только сжима-
ющие и растягивающие усилия, которые в большинстве случаев (осо-
бенно при обычных пролетах) не превышают допустимых величин.
При большой гибкости бортовых элементов напряжения в оболочке
значительно возрастают, а характер распределения усилий становится
менее определенным. В этих случаях целесообразно либо изменить
конструктивную схему, либо уделить особое внимание определению
действительной картины распределения усилий в сечениях оболочки.

Расчетные значения модуля деформации бетона, в зависимости
ст его марки, могут быть приняты по табл. 1.9.

Таблица 1.9

Расчетные модули деформации бетона

Марка бетона 225 300 450 600
Модуль деформации в кгс/см? 270 000 300 000 350 000 400 000
Если необходимо учесть поперечную деформацию бетона, коэффи-
циент Пуассона принимают равным ц —1/6; в большинстве случа-
ев р --0.

В расчетах всегда следует учитывать значительные упругие пере-
мещения и оценивать возможные перемещения вследствие пластических
деформаций.

Особенное внимание при конструировании оболочек и складок
следует уделить обеспечению устойчивости, проверяя ее расчетом или
экспериментально. Необходимо иметь .в виду, что большие прогибы,
ползучесть бетона, а также возможные различия между расчетной и
действительной геометрией оболочки могут привести к существенному
снижению запаса устойчивости.

Статический расчет оболочек проверяют, используя условия рав-
новесия.

Расчетные нагрузки. Характер распределения нагрузки в боль-
шинстве случаев очень незначительно влияет на величину усилий в
оболочке; решающую роль при определении усилий играют размеры
оболочки и краевые условия. Поэтому в большинстве случаев нет не-
обходимости рассчитывать саму оболочку на различные комбинации
нагрузок (что обязательно при расчете бортовых элементов). Исклю-
чение составляют лишь местные сосредоточенные нагрузки, вызываю-
щие существенную концентрацию напряжений на отдельных участках
оболочки.

Постоянную нагрузку для упрощения расчета всегда можно при-
нимать равномерно распределенной по поверхности оболочки. То1 же
относится и к снеговой нагрузке; только для оболочек больших раз-
меров следует учитывать возможность одностороннего загружения
снегом. Ветровую нагрузку для оболочек обычных типов можно сум-
мировать с постоянной; при сложных формах оболочек целесообразно
уточнять распределение ветровой нагрузки продувкой моделей покры-
тий в аэродинамических трубах. Влияние колебаний температуры,
усадки и ползучести бетона учитывается соответствующими конструк-
тивными мероприятиями. В отдельных случаях необходимо оценивать
величину вызываемых этими воздействиями растягивающих напряже-
ний в оболочке и предусматривать необходимую для их восприятия
арматуру.

Испытания моделей часто оказываются необходимой предпосыл-
кой проектирования. Они проводятся для качественной оценки харак-
тера распределения усилий в оболочке, для количественного определе-
ния этих усилий либо для экспериментальной проверки тех или иных
предпосылок и допущений, положенных в основу теоретического рас-
чета.

Расчет бортовых элементов в большинстве случаев ведется на пол-
ное или частичное восприятие суммарной нагрузки от оболочки либо
сдвигающих усилий, действующих вдоль ее краев. Определение уси-
лий, действующих на бортовые элементы, — довольно сложная задача;
для ее решения используют различные приближенные методы, напри-
мер рассмотрение равновесия сил в сечениях, нормальных к образую-
щей поверхности оболочки. При расчете бортовых элементов на сум-
марную нагрузку от оболочки обязательно следует учитывать изги-
бающие моменты, вызванные эксцентричностью заделки оболочки в
бортовой элемент. Необходимо учитывать характер распределения
возможных временных (подвижных) нагрузок, действующих на бор-
товые элементы. Расчетные сечения бортовых элементов и диафрагм
следует принимать с учетом примыкающих к ним частей оболочки.

В табл. 1.10 приведены некоторые практические рекомендации по
расчету круговых цилиндрических оболочек; на рис. 1.17 и 1.18 пока-
зан характер распределения усилий в сечениях оболочек.

Таблица 1.10

Рекомендации по расчету круговых цилиндрических оболочек

Области расчета Рекомендуемые методы расчета Источник
Определение усилий: длинные оболочки (L ~^> В; L'}> '^R- S : /?<0,9, где S — длина дуги) — точное решение оболочки средней длины (L~ ~ В\ S : R= 1,0 4- 1,5) — первое приближение Балочная аналогия; метод сдвига- ющих усилий (замена оболочки шарнирной складкой) [1.30]-[1.34}
то же, точное решение Безмоментная и моментная тео- рии с различными упрощениями [1.35]—[1.41}
короткие оболочки (£<В) Метод сдвигающих усилий, сто- ечная аналогия по Кроссу и другие приближенные методы; безмомент- ная и моментная теории [1.33]—(1.381 [1-43]
Определение краевых момен- тов у диафрагм Таблицы краевых моментов [1.42]
Проверка устойчивости (не- обходима в основном для некру- говых сечений) Таблицы критических нагрузок по Ф люгге [1.35]—[1.36]
Расчет неразрезных оболочек Введение поправочных коэффи- циентов к усилиям, определенным как для однопролетной оболочки [1.35]—[1.37]
Определение усилий от предва- рительного напряжения Таблицы краевых моментов, при- ближенные методы (аналогично оп- ределению усилий от нагрузок); до- пускается рассчитывать оболочку вместе с бортовыми элементами, как балку [1.44]—[1.45]
Расчет диафрагм Методы строительной механики стержневых систем (усилия от обо- лочки определяются из условий рав- новесия в сечениях по образующим); для рамиых конструкций — расчет с распределением моментов по Крос- су [1.33], [1.35]—[1.36],
10000

Шелыга

Край

15 20 25 м 35.

L~
--35м
— 25м
'-15м
— 5М

‘3
о

С\} -4-

О—q

Мугпах

край м^_

<у = 0,524- ~

Край

Край___________

‘°+ d$/<5x

0,4-

i ^S/dx

Л*

i§

9ч

Коэффициент
запаса пр ос-
тойчивости

f 5» 1Q~~15 20 25 М Т5
L

мхтах

л/м
-4
~-2

-1

-6»-

-30

-20
'-10

~т/м?

--+0,8

+0,2

.тс-м/м
'-0,10

-0,05

_______: +0,05

'.Тс-м!&

+ мх 1^0,00$

-+0,010

и
ю

Плечо Внутрен-
ней. пары

АО,75
- 0,50

_।___I___I___J___!---Lr». /

10 20 ЗОМ

Рис. 1.17. Усилия и моменты в длинной круговой
цилиндрической оболочке (по Рабиху)

а—влияние пролета оболочки; б — влияние высоты
бортовых элементов; в — влияние кривизны оболочки

2091 +47кгс/см^, $qqo ; 200

--------------:—--------------

Рис. 1.18. Схема для приближенного
короткой цилиндрической оболочки

расчета
3. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЙ

Общепринятая методика расчета железобетонных оболочек осно-
зызается на предположении, что образование трещин существенно не
изменяет упругих свойств материала; следует, однако, ясно предста-
влять себе, что на практике это предположение подтверждается далеко
не всегда. Поэтому рекомендуется во всех случаях (особенно для ци-
линдрических и других изгибаемых оболочек) принимать такие мате-
риалы и конструктивные решения, чтобы количество трещин было ог-
раничено, а ширина нх не превышала 0,2 мм. Следует также помнить,
что в очень тонких оболочках, даже при отсутствии значительных уси-
лий, возникают существенные деформации изгиба и кручения.

Ниже приводятся некоторые требования, которые необходимо учи-
тывать при расчете сечений цилиндрических оболочек.

Растягивающие напряжения в бетоне (определяемые без учета
арматуры) не должны превосходить определенной величины. Так, при
бетоне марки 300 растягивающие напряжения от продольных усилий
Nx должны быть не более 40 kzcIcm2, а от главных растягивающих
усилий JV] ( в зоне действия максимальных сдвигающих напряжений),
от кольцевых усилий Уф и поперечных изгибающих моментов Л1Ф—
не более 20 кгс/см2. Допускаемые величины сжимающих напряжений
в бетоне следует принимать по табл. 1.11; фактические значения на-
пряжений не должны превышать эти величины более чем на 5%.

Таблица 1.11

Допускаемые напряжения в арматуре и бетоне для оболочек

Арматурная сталь Бетон
класс допускаемое на- пряжение в кгс[см2 марка допускаемое напряжение на сжатие в кгс[см2
без изгиба (в сред- ней зоне) при изгибе (в крае- вых зонах)
I 1400 225 65 90
II 1800 300 80 ПО
III и IV 2000 450 600 но 130 140 160

Напряжения в арматуре следует по возможности принимать с
учетом допустимых деформаций бетона, которые определяются сече-
нием, расположением и формой поверхности стержней арматуры, вели-
чиной модуля деформации бетона и возможностью образования тонких
трещин (0,1—0,2 мм). Требуемая площадь сечения арматуры может
быть определена из условия равновесия Mia л ого элемента оболочки, по
формуле /7треб = Л/'1/(Удоп, где Ni — главное растягивающее усилие (на
единицу ширины); адоп— допускаемое напряжение в арматуре.

Растянутую арматуру следует размещать вдоль траекторий глав-
ных растягивающих усилий. Если стержни арматуры располагаются
под углом ф к направлению главных растягивающих усилий, значения
допускаемых напряжений в арматуре принимаются с поправочным
коэффициентом k (табл. 1. 12). Если арматура располагается в двух и
более направлениях, в расчет вводят наименьшее из значений угла ф.
Направление действия главных напряжений определяется обычными
методами теории упругости.

Таблица 1.12

Поправочные коэффициенты к допускаемым напряжениям в арматуре

ф° 0—10 15 20 25 30—45
k 1 0,83 0,67 0,5 0,33

Сечения оболочки в зонах действия изгибающих моментов рассчи-
тывают по обычной методике расчета внецентренно сжатых или вне-
центренно растянутых железобетонных элементов. Величину кольце-
вых усилий Nследует принимать несколько меньше расчетной. Попе-
речные изгибающие моменты уИф изменяются вдоль оболочки по кри-
вой, занимающей промежуточное положение между полуволной сину-
соиды и горизонтальной касательной к ней. На участках примыкания
оболочки к диафрагмам следует предусматривать дополнительную ар-
матуру, рассчитывая ее по величине краевого момента.

Коэффициент запаса устойчивости цилиндрических оболочек прини-
М1ается равным v = 3~5, в зависимости от размеров оболочки и крае-
вых условий.

4. АРМИРОВАНИЕ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Толщина оболочки далеко не всегда определяется только услови-
ем прочности; ее назначают с учетом допускаемых деформаций обо-
лочки, требований устойчивости, необходимой толщины защитного
слоя бетона, а также способа изготовления конструкции. Следует избе-
гать резких изменений толщины оболочки из-за возможной значитель-
ной концентр1ации напряжений. В случае необходимости толщину нуж-
но изменять плавно. Переход от оболочки к бортовому элементу в
большинстве типов оболочек должен быть плавным, в виде вутов
шириной не менее 10 d, где d — наименьшая толщина оболочки; в
некоторых случаях ширину вутов определяют расчетом.

Все отверстия в оболочке должны быть усилены по контуру до-
полнительной арматурой в несколько рядов, с достаточной величиной
их перекрытия. При этом следует учитывать краевые изгибающие
моменты и возможную концентрацию напряжений. Если отверстия
располагаются в зоне действия больших сжимающих напряжений,
нужно предусматривать дополнительную поперечную арматуру, чтобы
предотвратить расслаивание бетона. Следует избегать прямоугольных
отверстий и по возможности не размещать их в зонах действия боль-
ших сдвигающих усилий.
АРМИРОВАНИЕ

Рабочая арматура обычно размещается в сечении оболочки в
соответствии с эпюрой растягивающих напряжений. При конструиро-
вании следует (выдерживать как требуемую площадь арматуры, так и
правильное расстояние между стержнями; соотношение (между диамет-
ром и частотой расположения стержней принимается таким же, как в
железобетонных балках.

Главные растягивающие усилия в наклонных сечениях должны
быть восприняты арматурой, при больших размерах оболочки — с не-
которым запасом. Рабочие швы в оболочке должны обеспечить четкое
распределение усилий.

Рекомендуется равномерно армировать всю растянутую зону сече-
ния стержнями небольшого диаметра, чтобы ограничить образование
трещин, вызываемых растягивающими усилиями в сочетании с напря-
жениями от температуры, усадки и ползучести бетона. Трещины шири-
ной до- 0,1—0,2 мм, как правило, не опасны; их не удается избежать
даже при армировании часто расположенными тонкими стержнями.
Это связано, прежде всего, с тем, что оболочка может подвергаться
не поддающимся точному учету нагрузкам при транспортировании и
монтаже, воздействиям усадки, ползучести, температуры и т. п. Осо-
бое внимание следует обращать на армирование участков примыкания
оболочки к бортовым элементам, рассчитывая арматуру с учетом дей-
ствия краевых моментов и сдвигающих усилий.

Для восприятия поперечных (кольцевых) изгибающих моментов
рекомендуется арматура, укладываемая в два ряда (вверху и внизу),
между которыми вдоль траекторий главных растягивающих усилий
размещается продольная рабочая арматура. Отгибать поперечную ар-
матуру при изменении знака изгибающего момента не следует. В
зонах действия краевых моментов следует либо утолщать оболочку
(при необходимости — и сверху, и снизу), либо предусматривать до-
полнительную арматуру. Продольную арматуру в верхней части обо-
лочки в безмоментных зонах можно размещать в один ряд (внизу).
В особых случаях предусматривают и верхнюю продольную арматуру,
которая повышает несущую способность оболочки при возможных
перегрузках и исключает разрушение сжатой зоны оболочки при боль-
ших напряжениях, соизмеримых с фактической прочностью бетона в
конструкции. Уменьшение количества поперечной арматуры практи-
чески не влияет на трещинообразование.

На участках резкого изменения величины растягивающих напря-
жений по толщине оболочки (особенно вблизи нейтральной оси сече-
ния) рабочую арматуру следует концентрировать в зоне действия
наибольших напряжений (в соответствии с расчетом).

Использование высокопрочной стали для армирования оболочек
дает наибольший эффект при размещении продольной рабочей арма-
туры вдоль траекторий главных растягивающих усилий. Это не отно-
сится к сеткам, в которых поперечную арматуру рассчитывают на
восприятие поперечных моментов Мср . В последнем случае напряже-
ния в арматуре от расчетной нагрузки не должны превышать 50%
предела текучести. При использовании высокопрочной арматурной
стали обязательна проверка конструкции по трещинообразованию и
деформациям. Следует избегать отгибов рабочей арматуры, разме-
щаемой вдоль траекторий главных растягивающих усилий; в крайних
случаях можно отгибать не более !/3 (арматуры в каждом -сечении.

Предельные проценты армирования. Независимо от расчета сле-
дует предусматривать конструктивное армирование оболочек сетками;

Таблица 1.13

Нормы конструктивного армирования оболочек

Минимальный
Оболочки Сетки диаметр стержней Максимальный шаг стержней в см
в мм
Монолитные и сбор- Вязаные 7 30 но не более 5 d (при растяги-
ные при d > 7 см Сварные 5 20 вающих напряжениях в обо-
лочке свыше 30 кгс/см2 —
Сборные при d < 7 см Вязаные 5 30 по возможности, не более
Сварные 4 20 3 <0

рекомендуемые размеры сеток (для любых марок стали) приведены в
табл. 1.13. Арматуру сеток можно включать в расчетную площадь ра-
бочей арматуры. Если по толщине оболочки размещаются два ряда
сеток (сверху и снизу), то для остальной части расчетной арматуры,
размещаемой посредине толщины, шаг стержней можно увеличить
вдвое. Нормами США рекомендуется принимать минимальное коли-
чество арматуры (необходимое по условию трещин ост ойкости) равным
0,35% площади растянутой зоны сечения при изгибе (d— х), где d —
толщина оболочки; х—высота сжатой зоны. Максимальный процент
армирования следует принимать равным:

при допускаемом напряжении в стали 1400 кгс/см2, .... 6%
то же 1800 » ........5%

> 2000 » ........4%

Если угол между стержнями рабочей (арматуры и направлением
главных растягивающих усилий превышает 10°, то эти величины
уменьшаются вдвое.

Длина нахлестки и анкеровка арматуры. Минимальная длина нах-
лестки в каждом ряду арматуры приведена в табл. /1.14. Кроме того,
длина нахлестки должна составлять:

для стержневой арматуры, воспринимающей главные растягиваю-
щие усилия, — не менее 30 диаметров и не менее 45 см\

для конструктивной стержневой арматуры — не менее 30 см\

для рабочих стержней сеток — не менее трех размеров ячейки
и не менее 30 см\

для распределительных стержней сеток—не менее одного размера
ячейки и не менее 10 см.
Анкеровку арматуры можно выполнять без крюков, если приме-
няется сталь 'периодического профиля или круглая сталь диаметром не
более 0,1 d (d — толщина оболочки) и не'более 16 мм\ в последнем
случае длина анкеровки, в соответствии с нормами TGL 0-1045, § 14.1,
увеличивается на 50%.

Защитный слой бетона. Если конструкция оболочки допускает
строгое соблюдение предусмотренных выше расстояний между стерж-
нями арматуры, то толщину защитного слоя 'бетона можно принимать
Таблица 1.14

Минимальные отношения длины нахлестки к диаметру арматуры

Сорт стали Марка бетона
225 300 450 600
StA-O, StA-I 45 40 35 30
St А-Ш 55 45 35 30

по табл. 1.15. Во всех случаях эта толщина должна быть не менее
соответствующего диаметра арматуры. Если необходимо увеличить
толщину защитного слоя по условиям огнестойкости, толще делают
только слой бетона, защищающий рабочую арматуру, поскольку ее
выход из строя может привести к разрушению конструкции.

Таблица 1.15

Толщина защитного слоя бетона

Характеристика конструкций Диаметр ар- матуры в мм или марка стали Минимальная толщина за- щитного слоя в_мм
Обычная арматура
Наружные теплоизолированные поверхности Диаметр до 10-12,5
14 мм (сетки)
То же, без изоляции (например, только окрашиваемые) То же 15
Внутренние поверхности в сухих помещениях » 10
Поверхности, подвергающиеся постоянному воздействию Диаметр бо- По нормам
агрессивных газов и паров лее 14 мм TGLO-1045
Предварительно напряженная арматура
Монолитные Любые мар- 30
ки стали
Сборные в атмосферных условиях St 60/90 25
St 130/150, St 140/160 30
То же, в закрытых помещениях St 60/90 20
St 130/150, St 140/160 25
На рис. 4.19 показана 'Схема армирования сборной оболочки, ха-
рактерная для отдельно стоящих оболочек. Возможны различные ва-
рианты этой схемы, основанные, прежде всего, на применении готовых
арматурных сеток — например, в типовых проектах, разработанных
Германской Академией строительства.

На рис. 1.20 дана схема армирования неразрезного покрытия из
коротких цилиндрических оболочек. Толщина оболочек в ключе 8 см, у
опор — 12 см.

Сборная оболочка типа «бабочка» (рис. 1.21) армирована отдель-
ными стержнями, хотя в данном случае было бы рациональнее и про-
ще для изготовления применить готовые арматурные сетки. Поскольку
в балках-оболочках подобного типа нет необходимости размещать про-
дольную дрматуру вдоль траекторий главных растягивающих усилий,
здесь можно применять обычные сетки с прямоугольными ячейками,
ориентированные вдоль сторон оболочки.

На рис. 1.22 показано армирование сборной волнистой балки-
оболочки.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ

Основные положения. При пролетах оболочек более 30 м требуе-
мые площади сечения стержней продольной растянутой арматуры ста-
новятся настолько большими, что возникают серьезные конструктив-
ные трудности при размещении их в бортовых элементах. Из-за боль-
шой длины стержней в ряде случаев приходится делать сварные стыки.
При применении обычной арматуры чрезмерно большими стано-
вятся (прогибы оболочки, что усугубляется развитием трещин и ползу-
честью бетона. Влияние ползучести в больших оболочках особенно
велико, поскольку постоянная нагрузка от собственного веса конструк-
ции составляет преобладающую часть полной расчетной нагрузки. Тем-
пературные воздействия и усадка бетона приводят к стеснению дефор-
маций; в оболочке возникают не поддающиеся расчету дополнитель-
ные усилия и возможно образование трещин в местах примыкания к
бортовым элементам. Работу конструкции заметно улучшает предва-
рительное напряжение арматуры, особенно когда частичное напряже-
ние (от 20 до 40% полного расчетного усилия) осуществляется еще
до распалубки оболочки. При этом повышается и запас устойчивости
конструкции. Предварительное напряжение арматуры позволяет уве-
личить пролет оболочки на 30—50% без увеличения размеров сече-
ния. Под действием собственного веса предварительно напряженная
оболочка почти не испытывает растягивающих и изгибающих усилий.
Разумеется, и при использовании предварительного напряжения воз-
можные величины пролетов оболочек остаются ограниченными, преж-
де всего по экономическим условиям. Максимально возможные проле-
ты накопятся в пределах 45—50 м.

Размещение напряженной арматуры. Длинные цилиндрические
оболочки армируются криволинейными или прямыми напряженными
пучками, размещаемыми в толще самой оболочки и в бортовых эле-
50
5980

Рис. 1.19. Армирование сборной кру-
говой цилиндрической оболочки
а арматура оболочки и бортового эле-
мента; б —сечения; / — нижняя рабочая
арматура; 2 — верхняя рабочая арматура;
3 карниз; 4 — выпуски арматуры из ди-
афрагмы: 5 — дополнительная арматура
над диафрагмой; 6 — выпуски арматуры
из бортового элемента; 7 —диафрагма; S—
бортовой элемент
10015 10015 10015

Рис. 1.20. Армирование неразрезного покрытия из коротких круговых цилиндрических
оболочек (по Падюару)

Рис. 1.21. Армирование сборной оболочки типа «бабочка» (по Медвядовскому)
Рис. 1.22. Армирование сборной волнистой балки-
оболочки (по Рюле)

/—3018; 2—2016; 3—4012 (сталь St А-Ш); 4—606; 5—

4010; 6—1605 (сталь St A-I)
ментах. Криволинейные арматурные пучки изгибаются по форме
поверхности оболочки.

Напряженная арматура, располагаемая по траекториям главных
растягивающих усилий, рассчитывается на усилия от постоянной и
временных нагрузок с коэффициентом запаса 1,75. Равнодействующая
усилий в заделках пучков в торцевые диафрагмы должна лежать в
уровне центра тяжести сечения оболочки (рис. 1.23щ). Армировать
оболочку можно системой ортогональных прямолинейных напряжен-
ных пучков (рис. 1.23,6). Короткие оболочки можно армировать только
прямыми пучками, укладываемыми вдоль нижних кромок. Значитель-
ные трудности возникают при напряженном армировании многопролет-
ных оболочек, так как при необходимых здесь малых радиусах кри-
визны арматурных пучков сильно снижаются усилия предварительного
напряжения; кроме того, невозможна промежуточная анкеровка пучков,
в тонкой оболочке. Ф. Леонгардт предлагает в этих случаях применять
дополнительные арматурные пучки, пересекающиеся над промежуточ-
ными опорами (рис. 1.23,в).

При конструировании напряженной арматуры следует руководст-
воваться общепринятыми правилами. Если предварительное напряже-
ние осуществляется натяжением арматуры на бетон, то следует приме-
нять тонкие арматурные пучки, чтобы выдержать минимальную толщину
оболочки при условии размещения двух рядов обычной арматуры и соб-
людения необходимой толщины защитного слоя бетона.

Важно четкое конструктивное решение узлов анкеровки напряжен-
ной арматуры. Обойтись без утолщения оболочки в местах анкеровки
удается только в случае натяжения арматуры на стендах (при изго-
товлении сборных оболочек) и применения пучков малого диаметра.
Например, Ф. Леонгардт указывает, что заанкеривание напряженной
арматуры периодического профиля с овальным сечением площадью’
0,2 см2 (сталь St 160) в результате сцепления ее с бетоном (марки
450) возможно при толщине оболочки не менее 3 см\ при этом обяза-
тельно дополнительное армирование оболочки во избежание расслаи-
вания бетона. Поэтому при натяжении арматуры на бетон следует
утолщать оболочку в зонах анкеровки до 10—20 см (рис. 1.24). Целе-
сообразно устраивать в этих зонах бортовые ребра или диафрагмы для
восприятия усилий от натяжения и размещения дополнительной ар-
матуры, препятствующей расслаиванию бетона (в виде спиралей и т. п.).

Следует иметь в виду, что опорные части конструкции в ряде слу-
чаев не обладают достаточной гибкостью для восприятия усилий,
вызванных упругими деформациями оболочки от действия нагрузки,
предварительного напряжения и температуры, и также пластическими
деформациями вследствие ползучести и усадки бетона. Поэтому для
предварительно напряженных оболочек особенно рекомендуется" опи-
рание на упругие (резиновые) прокладки или на подвижные (качаю-
щиеся) опоры.

На рис. 1.25 показана конструкция предварительно напряженной
круговой цилиндрической оболочки системы «Цейс-Дивидаг». Напря-
женная арматура размещается в бортовых элементах и в нижней час-
рис. ] .23. Размещение напря-
женной арматуры в круговых
цилиндрических оболочках (по
Ф. Леонгардту)

а — оптимальная схема; б — арми-
рование перекрестными прямоли-
нейными пучками; в — армирование
двухпролетной оболочки; / — на-
пряженные пучки в оболочке; 2 —
то же, в бортовых элементах

30000/2

Рис. 1.25. Размещение напряженной арматуры
в круговой цилиндрической оболочке типа «Ди-
видаг»

а — разрез: б — армирование бортового элемента; в —
армирование оболочки

Рис. 1.24. Размещение анкер-
ных креплений арматурных
пучков в торцах оболочки

Рис. 1,26. Размещение напряженной арматуры в
круговой цилиндрической оболочке без бортовых
элементов (по Крету)

/ — напряженные пучки типа Фрейссинэ (1205); 2—опор-
ный узел крайней оболочки; 3 —обычная арматура

а — без карниза,
утолщении; б — с
вниз; в — то же,
то же, без отвода

в коническом
карнизом, отвод
отвод вверх; г —

ти оболочки в соответствии с траекториями главных растягивающих
усилий. Анкеровка напряженных пучков осуществляется ® бортовых
элементах и диафрагмах.

В последнее время предварительно напряженные цилиндрические
оболочки выполняют без выступающих бортовых балок; сквозные на-
пряженные пучки размещают в утолщенных ендовах и в самой обо-
пряженной арматуры в кру-
говой цилиндрической обо-
лочке без бортовых элемен-
тов (типа «Дивидаг»)

1 — ось конька; 2 —прилив; 3—
диафрагма; 4— стержни

018,6 мм; 5 — то же, 026,0 мм;

6 — ось ендовы; 1 — середина
пролета

Рис. 1.28. Размещение на-
пряженной арматуры в обо-
лочке типа «бабочка»

/ — продольный разрез; 2 —
продольная арматура; 3 — по-
перечная арматура; 4 — раз-
рез; 5 — напряженная арматура
ребер

лотке. Примерами могут 'служить оболочки, построенные в Румынии
по проекту М. Крету и в Западном Берлине — фирмой «Диккерхоф и
Видман».

Оболочка в Румынии (рис. 1.26) выполнена с напряженной арма-
турой (по типу Фрейссинэ), размещенной вдоль траекторий главных
растягивающих усилий.

Оболочка в Западном Берлине (рис. 1.27) армирована напряжен-
ными стержнями из стали марки St 80/105, диаметром 18,6 и 26 мм.
Стержни меньшего диаметра (18,6 мм) использованы для более равно-
мерной передачи реактивных усилий в анкеровке от диафрагмы к
оболочке. Кроме того, при этом обеспечивается более рациональное
распределение напряжений в диафрагме от вертикальных составляю-
щих усилий предварительного напряжения. Анкерные муфты размеще-
ны в выступающем за грань диафрагмы приливе оболочки. Посредине
Рис. 1.29. Армирование
покрытия трибун стади-
она в Аинси (Франция)
а — план; б — разрез по
I—Г, в —общий вид; / —
напряженные элементы ти-
па Фрейссинэ — 1205; 2—

то же, 1204; 3 — дополни-
тельная арматура — 4032
(периодического профиля)
пролета напряженная арматура размещается возможно более низка
частично даже у нижней грани ендовы. В диафрагмах центр тяжести

напряженной арматуры находится почти на уровне центра тяжести
половины сечения оболочки. Предварительно напряженные стержни
размешены с максимальным приближением к траекториям главных
растягивающих усилий; в горизонтальной проекции они имеют параба-

лическое очертание.

Напряженное армирование широко применяется при возведении
оболочек типа «бабочка» для покрытий железнодорожных платформ
(рис. 1.28). Эти покрытия имеют пролеты (шаг колонн) 12 л и кон-
соли длиной 6 м по концам. Оболочки, размещенные в уровне низа
ригелей Т-образных предварительно напряженных рам, армируются
системой ортогональных напряженных пучков. Для размещения попе-
речных пучков в оболочке предусмотрены невысокие, выступающие
вверх ребра.

Предварительное напряжение вообще широко применяется для
консольных цилиндрических и волнистых оболочек. Типичным приме-
ром такой конструкции является покрытие трибун стадиона в Аннеи,
Франция (рис. 1.29). Вылет консольной части оболочек — 20 м, напря-
женная арматура — типа Фрейосинэ. Конструкция покрытия разрабо-
тана проектным бюро STUP и выполнена фирмой «Антреприз Секон
Фрер».
Глава 2. СКЛАДКИ И СКЛАДЧАТЫЕ СИСТЕМЫ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Складчатая конструкция представляет собой систему
пространственно связанных между собой тонких (обычно плоских)
пластинок-граней. В зависимости от очертания отдельных граней, кото-
рые могут быть прямоугольными, трапециевидными или треугольными,
различают призматические и пирамидальные складки'. Иногда склад-
чатые конструкции выполняют с криволинейными гранями.

Отдельный элемент балочного типа со складчатым профилем попе-
речного сечения называют складкой. Внешние нагрузки вызывают в
складках и складчатых системах преимущественно внутренние усилия,
действующие в срединных поверхностях граней; наряду с этим гранд
работают на изгиб, вызываемый нормальными к ним составляющими
внешних нагрузок.

Типичные профили поперечного сечения складок показаны на
рис. 2. 1.

Треугольные складки (складки V-образного, или зигзагообразного
профиля) применяются весьма широко; ширину отдельных складок
назначают в пределах ют 2 до >6 м. Высота складки принимается в
зависимости от статической схемы покрытия, от пролета, ширины
складки и нагрузки. Для однопролетных складок высота составляет,
как правило, '/2о—‘/зо пролета. Уклон всех граней складок обычно
принимают одинаковым; его значение принимается в зависимости от
заданных ширины и высоты складки. Оптимальная величина угла
наклона граней к горизонтальной плоскости 30—35°. При меньших уг-
лах наклона не удается обеспечить необходимую конструктивную вы-
соту складки, при больших — затрудняется бетонирование и увеличи-
вается расход материалов. Треугольные складки обычно выполняют
монолитными, однако- в последнее время все шире применяют сборные
элементы. Сборные складки монтируют, как правило, из плоских пря-
моугольных плит.

Применение складок, образованных из плоских элементов трапе-
циевидного или треугольного- очертания, -позволяет создавать архитек-
турно эффектные конструкции либо перекрывать сооружения, круглые

1 Призматические складки, в основном монолитные, применялись в СССР в довоенные годы
(Камская бумажная фабрика, Запорожский алюминиевый завод, мастерские на ст. Меджнвань).
Ь послевоенные годы распространения не получили, — Прим. ред.
Рис. 2.1. Сечения складок

а — треугольные; б — трапециевид-
ные; в — прочие

в плане — локомотивные депо и т. п. [2.1]. Применяются также криво-
линейные-складки треугольного профиля [2.2].

Трапециевидные складки имеют, при той же конструктивной высо-
те, значительно больший момент инерции, чем треугольные. Поэтому
трапециевидные складки часто применяют в качестве целых сборных
элементов покрытий; длина их составляет обычно 15—20 м, ширина —
2—3 м. Конструктивная высота таких складок, как правило, несколько
меньше, чем треугольных.

Сборные складки выполняют обычно из трапециевидных элемен-
тов, располагаемых свесами полок вверх, т. е. с продольными стыками
в уровне верхнего пояса (рис. 2. 1,6, средняя схема-). Такую конструк-
тивную схему рекомендует, например, Т. Конч [2.3], [2.4]. С точки
зрения выполнения стыков, устройства верхнего света и т. д. эта схема
обладает определенными преимуществами; к ее недостаткам относят-
ся уменьшение несущей способности и устойчивости, а также необхо-
димость весьма точного изготовления элементов. В элементе такого
типа возможна потеря устойчивости сжатых неподкрепленных свесов
полок; здесь также велики изгибающие моменты, вызываемые общими
деформациями складки. Нет этих недостатков у трапециевидных скла-
док «полками вниз» (рис. 2.1,6, левая схема), например у складок
типа VT, разработанных Институтом железобетона в Дрездене [2.5].
Для этих конструкций менее существенна не вполне точная установка
поперечной арматуры, что подтверждено исследованиями, проведен-
ными в Институте железобетона [2.6]. Исследования показали также,
что деформации контура поперечного сечения складок весьма малы;
поэтому расположенные в уровне нижнего пояса продольные стыки
могут быть надежно замоноличены без опасности повреждения рулон-
ной кровли в процессе эксплуатации.

К достоинствам сборных трапециевидных складок (обоих конст-
руктивных типов) следует отнести:

возможность изменения пролетов складок благодаря отсутствию
ребер и подкрепляющих элементов;

возможность изменения ширины покрытия применением вставок
(рис. 2.2);

небольшие габариты сборных элементов, удобные для их хранения
и транспортирования;

простоту изготовления с использованием непрерывной технологии;

возможность поточного монтажа без укрупнительной сборки и
подмостей;
Рис. 2.2. Трапециевидные складки с фонарями (автор — Т. Кони)

Рис. 2.3. Конструктивные схемы ограждений из трапе-
циевидных складок

а — покрытия и стены; б — покрытия с зенитными фонарями;
в— то же, с плоскими вставками; г — то же, со светопроемами
в наклонных гранях; д, е —шедовые покрытия; йс — покрытия
и перекрытия с плоскими плитами

возможность приспособления к различным нагрузкам соответст-
вующим подбором арматуры.

На рис. 2.3 показаны возможные монтажные схемы сборных
складчатых покрытий из элементов, устанавливаемых «полками
вверх», а на рис. 2.4—возможные нагрузки и пролеты для складок
biseo

Рис. 2.5. Схема покрытия церкви в Нассау
(ФРГ)

Рис. 2.4. Номограммы для подбора сече-
пня и напряженной арматуры складок ти-
па VT-18 (ГДР)

«полками 'вниз». Трапециевидные складки весьма эффективны и эко-
номичны при пролетах до 24 м. Соединяя такие элементы в трехшар-
нирные арки, можно увеличить пролеты покрытии примерно до 45 м.
Трапециевидные складчатые сборные элементы успешно применяются
и для несущих стен [2.7].

Прочие типы складок выполняются преимущественно в монолит-
ном железобетоне. Их формы могут быть самыми разнообразными;
характерным примером является покрытие церкви в Нассау (ФРГ)
[2.8]. схема которого показана на рис. 2.5.

Одна из возможных конструктивных систем — складчатое шедовое
покрытие, образованное из треугольных или трапециевидных складок,
в которых часть наклонных граней заменяется сплошным остеклением.
Примером такого решения является покрытие школы в Колорадо
(США), показанное на рис. 2.6.

Применяются также складчатые (многогранные) цилиндрические
оболочки, преимущественно монолитные. По характеру статической
работы они не отличаются от обычных цилиндрических оболочек, ко-
товые часто приближенно рассчитывают как складки.

Возможно применение складок и в качестве несущих стен (рис. 2.7);
при этом складки жестко заделывают в уровне фундаментов [2.9].
Рис. 2.6. Покрытие здания школы в Колорадо, США (авторы — Вагнер, Келшм,
Конкел)

Рис. 2.7. Монтаж складок стен ТЭЦ (Венгрия)
А. ТРЕУГОЛЬНЫЕ СКЛАДКИ

Покрытие цеха туннельных печей в ГДР [2.10] (рис. 2.8). Авторы —
арх. Бизольд, инженеры Рюле и Рихтер.

Размеры складок: £ = 30 м, В=6 м, //=1,73 м, d=‘5,5 см. Склад-
ки выполнены из отдельных сборных плит заводского изготовления; ук-
рупнительная сборка складок с использованием напряженной арма-
туры производилась на земле, на специальных подмостях. Монтирова-
лось покрытие двумя кранами.

Покрытие блока обслуживания телебашни в Берлине, ГДР
(рис. 2.9). Авторы — архитекторы В. Герцог и Г. Ауст, инж. Р. Хайдер.

Наклонные консольные участки покрытия с радиально располо-
женными складками переходят в горизонтальные участки с парал-
лельным расположением складок. Крутящие моменты, возникающие в
гранях складок у линий перелома, (воспринимаются высокими бал-
ками— диафрагмами. Для уточнения расчетной схемы покрытия были
проведены испытания на модели. Консольные участки покрытия имеют
достаточную несущую способность, поэтому в (вершинах их опоры уст-
раивать не надо. Прогибы складок частично компенсируются строи-
тельным подъемом. Наибольшие упругие прогибы (в вершинах консо-
лей) составляют около 15 см.

Зал заседаний ратуши в Марле, ФРГ [2.11] (рис. 2.10—2.11). Авто-
ры— архитекторы И. Ван-дер-Брук и Я. Бакема (Роттердам), инж.
Ф. Фессен (Эссен). Размеры складок: £ = 00 м, В=4 м, Н=3 м,
С1'мпн=20 см.

Покрытие и стены — из треугольных складок с криволинейными
напряженными арматурными пучками, усилия ib которых составляют
50 тс. Конструкция выполнена в (монолитном железобетоне. Складки
покрытия бетонировались за один прием при темпе укладки 13,5 м3/ч.
Для предупреждения усадочных трещин применялось частичное натя-
жение арматуры.

Зал конгрессов в Имабари, Япония (рис. 2.12). Авторы—арх. К-
Танге, инж. Т. Цубои (Япония). Размеры складок: £ = 29,25 м, В=
= 4,5 м, Н=2,2 м, d—18 см.

Покрытие и стены здания образованы складчатыми рамами из
монолитного железобетона с обычным армированием.

Спортивный зал в Форнии, Италия [2.12] (рис. 2.13). Авторы —
арх. А. В'ителоцци, инж. С. Мусмечи. Размеры здания: £ = 35 м,
В —20 м.

Покрытие зала выполнено из пологих складок, опирающихся на
фермы.

Б. ТРАПЕЦИЕВИДНЫЕ СКЛАДКИ

Промышленное здание в Чезене, Италия [2.3] (рис. 2.14). Автор —
Т. Конч (Цюрих). Размеры складок: £=18 м, В = 3 м, d=6,5~6 см.

Покрытие из сборных предварительно напряженных трапециевид-
ных складок, опирающихся на балки с параллельными поясами.
Рис, 2.8. Монтаж укрупненных элементов складчатого покрытия цеха туннельных
печей (ГДР)

Рис. 2.10. Здание ратуши в Марле (ФРГ)
а — поперечный разрез покрытия; б — продоль-
ный разрез здания; 1 — складки покрытия; 2 —
складки стен

Ра: 2 9. Покрытие здания обслужи-
за:ша телебашни в Берлине (ГДР,
ф:т: •: макета)
Рис. 2.11. Стена
ратуши в Марле

Рис. 2.12. Зал кон-
грессов в Имаба-
ри (Япония)

Рис. 2.13. Спорт-
зал з Форнии
(Италия)
Проектом предусмотрено использование двух типоразмеров складок
(рис. 2.15)—рядовых (для складского корпуса) и шедовых (для
производственного корпуса).

Складки изготовлялись методом непрерывного бетонирования на
стендах длиной 72 м, сооруженных внутри строящегося здания. Мон-
тировали складки двумя передвижными кранами.

Музей Центрального научно-исследовательского строительного ин-
ститута в Рурки, Индия [2.13]. Авторы — арх. М. Пандайя, инж. Г. Ра-
машвами. Размеры складок: L— 17 м, В = 3 м. Н — 0.9 м.

Покрытие из трапециевидных складок с небольшими консолями;
армирование — обычное. Конструкция выполнена в монолитном желе-
зобетоне, с использованием двух комплектов передвижной опалубки.

Цех кабельного завода в Мейсене, ГДР (рис. 2.16). Конструкция
разработана Институтом железобетона и Институтом промышленного
проектирования (Дрезден). Размеры складок: £ = 20 и 14 м, В = 2,4м,
/7 = 0,65 м, </мин=15 см.

Покрытие из сборных предварительно напряженных трапециевид-
ных складок «полками вниз» (типа VT), опирающихся на балки с
параллельными поясами; вылет консольной части складок—*1,5 м.

Складки изготовлялись методом непрерывного бетонирования на
стендах длиной 42 м, на заводе. Сборные складки перевозили на спе-
циальных автомашинах, монтировали передвижным краном.

Школа в Хоумстеде, США [2.14]. Автор — У. Харри. Размеры скла-
док: L = 15 м, В = 2,6 м, 77 = 0,85 м, <7=7,5 см.

Дзухпролетное покрытие из неразрезных сборных складок с обыч-
ным армированием. Складки изготовляли на заводе, используя пере-
ставную стальную опалубку. Метод непрерывного бетонирования здесь
применить не удалось ввиду крутого уклона граней (60°).

В. ПРОЧИЕ ТИПЫ СКЛАДОК

Весьма эффективные в архитектурном отношении складчатые по-
крытия могут быть созданы складками с чередующимися треугольны-
ми гранями в различных комбинациях (рис. 2.17). Недостатком ва-
рианта а является слишком малый момент инерции сечения складии
посредине прилета. Более предпочтительной (особенно для двускат-
ных покрытий) является форма по варианту б. Наиболее целесообразна,
с точки зрения статики, форма складок по варианту в. Для двух-
пролетных покрытий целесообразен вариант г. Эти формы складок ис-
следовались в связи со строительством складчатого покрытия в Брно,
ЧССР (рис. 2. 18). Грани складок в этом покрытии имеют толщину
А см и армированы двойной сеткой диаметром 6 мм с шагом арма-
: ры 15 и 30 см; расход стали на 1 м2 проекции покрытия составил

Церковь Сатриано-ди-Потенца, Италия (рис. 2.19). Авторы—арх.
Де-Лука, инж. М. Пагано. Размеры складок: £=12,8 м, В =
= ,т25 м.
Рис. 2.14. Промышленное здание в Чезене (Италия)

Рис. 2.15. Промышленное здание в Чезене. Разрез складского корпуса (слева) и про-
изводственного корпуса (справа)

Рис. 2.16. Производственный корпус ка-
бельного завода в Мейсене (ГДР)

а — план; б — фасад; а —разрез
Рис. 2.17. Конструктивные схемы склад-
чатых покрытий с треугольными гра-
нями

13 5 1

Рис. 2.18. Складчатое покрытие в Брно
(ЧССР)

2.19. Церковь Сатриано-ди-Потенца (Италия)

_ — — разрезы
Складчатая форма покрытия обеспечивает необходимую несущую
способность. Складки имеют треугольные грани. Покрытие выполнено
в монолитном железобетоне с применением стационарной опалубки.

Лаборатория исследований бетона в Детройте, США [2.12]
(рис. 2.20). Авторы — архитекторы Ямасаки и Лейнвебер, инженеры
Амман и Уитни. Размеры здания: L=29,l м, В = 11,6 м.

Двухконсольное складчатое покрытие, опирающееся на два ряда
колонн, расположенных по продольной оси здания.

Консольное покрытие-навес, Куба (рис. 2.21).

Двухко1нсольные треугольные складки с переменной высотой сече-
ния из монолитного железобетона.

Шатровые покрытия из треугольных слоистых панелей, Польша
[2.15] (рис. 2.22). Автор — Б. Кой (Варшава). Размеры складок при-
ведены в табл. 2. 1 и на рис. 2. 23.

Таблица 2.1

Размеры шатровых складчатых покрытий из треугольных панелей (ПНР)

Ширина в м 6 6 н 12

Пролет в м | 6 ) 9 | 15 [18 ) 21 | 24

Покрытие выполняют из трехслойных панелей (с наружными
слоями из армоцемента и внутренним теплоизоляционным слоем из пе-
нополистирола), уложенных по стальному решетчатому каркасу, с
последующей сваркой и замоноличиванием. Панели имеют форму
прямоугольного треугольника с катетами 2,8’8 и 3,43 м; толщина пане-
лей 9,4 см. Панели изготовляют на заводе и (предварительно монтиру-
ют на стальном каркасе (на земле), затем целый блок покрытия под-
нимают на проектную отметку.

Павильон на выставке «Конструкта-П» в Ганновере, ФРГ [2.16]
(рис. 2.24). Проект и строительство выполнены фирмой «Вайс и Фрей-
таг». Площадь покрытия — 350 л/* 2.

Подвесное складчатое покрытие с центральной опорой выполнено
в монолитном бетоне. Складки — с трапециевидными гранями, из лег-
кого бетона марки 300; толщина граней 8,5 см.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

При конструировании монолитных и сборных складок необходимо
руководствоваться требованиями, специфическими для каждого типа
конструкций.

Монолитные складки. Требования к прочности бетона и к точности
соблюдения размеров сечения могут быть не столь жесткими, как для
сборных элементов. Марка бетона для монолитных складок должна
быть не выше 300—450, толщина граней—не менее 5 см. Угол накло-
на граней следует принимать не более 35°, чтобы обеспечить (возмож-
ность их бетонирования без двойной опалубки. Размеры отдельных
70
Рис, 2,20, План покрытия лаборатории в Детройте (США)

Рис. 2.22. Сборное складчатое покрытие
из треугольных панелей (ПНР)

Рис. 2.21. Консольное складчатое покры-
тие (Куба)

Рис. 2.23. Сборное складчатое покрытие
пролетом 18 м. из треугольных панелей
Рис. 2.24. Подвесное
складчатое покрытие вы-
ставочного павильона в
Ганновере (ФРГ)

складок (пролет, ширину, высоту) можно принимать произвольно, соб-
людая определенные соотношения между ними, из условий расчета.
Как правило, смежные грани складок жестко соединяют между собой
(рис. 2.25), поскольку изгибающие моменты в поперечном направле-
нии относительно невелики. В монолитном железобетоне обычно вы-
полняют складки сложной формы, обусловленной архитектурными
соображениями (см. рис. 2.19), а также большепролетные складки
при Л>30 я и В >6 м.

Сборные складки. Размеры их в значительной степени опреде-
ляются условиями транспортирования. В связи с этим обычно приме-
няемые так называемые балочные складки имеют относительно боль-
шую длину при малой ширине. Длину таких складок принимают в
пределах до 25 м, ширину — до 3 м. При пролетах, превышающих 25 м,
складки изготовляют из отдельных сборных элементов, с укрупнитель-
ной сборкой на площадке. В этом случае пролет складок может быть
увеличен примерно до 30 я, однако трудоемкость и стоимость их мон-
тажа возрастают. Известны предложения облегчить монтаж складок
из отдельных плоских плит, например объединением их попарно в це-
лые сборные элементы гибкой поперечной арматурой [2.17]. Такая ар-
матур,а играет роль шарнирного соединения, позволяющего транспор-
Рис. 2.25. Армирование
жесткого угла сопряже-
ния граней складки

1 — арматура 05, шаг 100 мм

Рис. 2.27. Стык сборных складок
1 — выпуски арматуры (06, шаг 500
монолитный бетон; 3 — соединение
арматуры

Рис. 2.26. Схема конструкции и монта-
жа шарнирных треугольных складок
а — сборный элемент при подъеме краном;
б — то же, при установке на опоры; / — мон-
тажные стропы; 2—соединительная армату-
ра; 3—оголовник колонны

тировать плиты в -сложенном виде, а при монтаже устанавливать эле-
мент складки на опоры в раскрытом положении (рис. 2.26).

Расчленять складку на отдельные монтажные элементы можно
различными способами. Обычно1 в качестве таких элементов исполь-
зуют прямоугольные плоские плиты, однако1 известны примеры исполь-
зования складчатых элементов треугольного профиля либо плоских
элементов треугольного очертания.

Марка бетона сборных элементов, при их заводском изготовлении,
может достигать 600; в этом случае минимальная толщина элементов
может быть снижена дО' 4 см. Разумеется, должна быть выдержана
требуемая толщина защитного слоя бетона. Угол наклона граней
складчатых 'сборных элементов не должен превышать 40° из условия
возможности их бетонирования без двойной опалубки.

Продольные стыки сборных элементов складок обычно выполняют
так, чтобы обеспечить восприятие изгибающих моментов. Однако з
некоторых случаях стыки рассчитывают только на нормальные усилия;
при этом удается избежать сложного и трудоемкого решения стыка,
обусловленного малой толщиной соединяемых граней (рис. 2.27).

3. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Точный расчет складчатой конструкции весьма трудоемок. Воз-
можны, однако, существенные упрощения расчета, основанные на
предположении о малости взаимных перемещений точек контура попе-
речного сечения складки [2.18].

К расчету по точным методам приходится прибегать в случаях,
когда прогибы отдельных пластинок-граней и перемещения точек, ле-
жащих на линиях их пересечения (ребрах), соизмеримы по величине.
Это характерно, прежде всего, для открытых (отдельно стоящих)
складок, в которых утлы наклона граней малы, а расстояния между
опорами или поперечными диафрагмами относительно велики.

Упрощения расчета возможны, если перемещения точек ребер
складки малы по сравнению с прогибами граней. Это особенно харак-
терно для складчатых конструкций типа бункеров, поскольку сечение
конструкции в целом имеет очень большой момент инерции. В этом
случае складка работает в поперечном направлении как неразрезная
плита, свободно опертая по линиям ребер; опорные реакции уравнове-
шиваются усилиями, действующими в плоскостях граней. Эти усилия
могут быть определены из расчета схематизированной стержневой
модели, образованной шарнирно соединенными стержнями (ребрами).
Для складчатых конструкций покрытий такая методика расчета может
быть использована лишь в исключительных случаях.

(Простейшая схема расчета складчатого покрытия соответствует
случаю, когда взаимные перемещения точек складок и прогибы граней
малы по сравнению с прогибами ребер. Это- условие выполняется, если
грани складок имеют малую ширину, углы между ними достаточно
велики, а момент инерции сечения складки сравнительно мал. В этом
случае допустима упрощенная расчетная схема «балки-складки»:
складка рассматривается как изгибаемая балка, поскольку нормаль-
ные напряжения от изгиба распределяются по высоте сечения почти
линейно-, в соответствии с гипотезой Навье.

Очень многие складчатые конструкции покрытий, прежде всего
сборные складки, могут быть с вполне удовлетворительной точностью
рассчитаны в продольном направлении, как балочные [2,19]. При
этом можно также избежать устройства поперечных диафрагм на
опорах, необходимых для более сложных форм складок. Естественно,
74
что в этом случае должна быть обеспечена правильная передача уси-
лий в опорных частях складок — особенно сдвигающих усилий в гра-
нях. Эти упрощения возможны лишь в случае симметрии сечения и на-
грузки относительно продольной оси складки.

Если отдельные складки жестко соединены вдоль (продольных
краев (сваркой арматуры или закладных деталей и замоноличиванием
стыков), то при указанных допущениях складчатое покрытие можно
рассчитывать в поперечном направлении, как неразрезную балочную
плиту. Если покрытие содержит по ширине не менее трех полных
складок, его (можно рассматривать как плиту с бесконечно большим
числом пролетов. Пролет плиты принимается равным расстоянию меж-
ду смежными ребрами складок; рассчитывают ее на совместное дейст-
вие изгиба и продольных усилий от распора в местах пересечения гра-
ней.

Сборные складки, если они не связаны между собой жестко
(рис. 2.28), приближенно рассчитывают в поперечном направлении,
как консольные балочные плиты с защемлением по плоскости симмет-
рии. Такой расчет возможен в случае, если распределение продольных
усилий в сечении складки соответствует -балочной схеме; погрешность
в определении поперечных изгибающих моментов по сравнению с точ-
ным расчетом не превышает нескольких процентов [2.3].

Особого внимания при всех допущениях требует расчет крайних
складок. Чтобы избежать необходимости расчета их по точной теории,
часто ограничиваются некоторыми чисто конструктивными мероприя-
тиями для увеличения жесткости крайних складок и ограничения попе-
речных перемещений.

Складчатые покрытия обычно не рассчитывают в поперечном на-
правлении на действие температуры, усадки и ползучести, поскольку
эти воздействия компенсируются небольшими изменениями углов меж-
ду смежными гранями и не вызывают сколько-нибудь существенных
дополнительных усилий в конструкции. Ввиду достаточно большой
податливости складок в поперечном направлении деформационные
швы в складчатых покрытиях обычно не делают.

Рис. 2.28. Формы сечений сборных скла-
док
4. АРМИРОВАНИЕ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Треугольные складки. Типичным примером монолитной железобе-
тонной складчатой конструкции является предварительно' напряжен-
ное складчатое покрытие в Таррагоне, Испания [2.20]. Здание разме-
ром в плане 57,5X20,4 м перекрыто пирамидальными складками с
толщиной граней 12 см. В ендовах и коньках смежные грани жестко
связаны Сквозными арматурными стержнями. На рис. 2.29 показано
армирование треугольных складок этой конструкции. Обычная (плит-
ная) арматура равномерно распределена по сечению граней; посколь-
ку поперечный изгибающий момент меняет знак по ширине грани, эта
арматура размещается в два ряда по толщине сечения. Продольная
рабочая арматура складок состоит из криволинейных предварительно
напряженных пучков системы «Барредо» (рис. 2.29,6).

Аналогично армируют сборные складки, выполняемые из отдель-
ных элементов. Выше была описана конструкция складчатого покры-
тия цеха туннельных печей в ГДР [2.10]. Складки собирали из плос-
ких плит размером 3,26X3,68 м. Плиты соединены петлевыми выпусками
арматуры и криволинейными предварительно напряженными арма-
турными пучками, с усилием 25 тс в каждом (рис. 2.30). В плитах-
гранях складок, имеющих толщину всего 5,5 см, напряженную арма-
туру заделывали в сплющенные гильзы диаметром 32 мм. Плиты арми-
ровали двумя сетками обычной арматуры, имеющей длинные вы-
пуски по продольным сторонам, что позволило осуществить стыки ар-
Таблица 2.2

Расход материалов на сборные складки покрытия цеха туннельных печей (ГДР)

Масса элемента в т Марка бетона Расход материалов на 1 м2 покрытия
бетона в м9 арматурной стали в кг
обычной напряженной всего
31 300 0,075 9,2 4,6 13,8

матуры без сварки (рис. 2.30,6). Конструкция стыка обеспечивает
жесткое соединение смежных граней складок. Технические показатели
конструкции покрытия приведены в табл. 2.2.

Конструкция складки из шарнирно соединенных плоских плит
(складки типа SE) [2.17] позволяет использовать простую стендовую
технологию изготовления предварительно напряженных плоских пря-
моугольных плит и избежать трудоемкого процесса сборки из отдель-
ных элементов. Плоские плиты длиной, равной пролету складки, сразу
изготовляют с напряженным армированием отдельными струнами, на-
тягиваемыми на упоры до схватывания бетона.

Обычная арматура плиты состоит из одной сетки, размещенной
примерно посредине толщины; в опорных частях плиты добавляется
вторая сетка. В ендовах плиты соединяют при помощи заделанной в
Рис. 2.29. Армирование
монолитных треугольных
складок

а — сечение складки; б —
треугольная грань складки;
/ — поперечная арматура
05, шаг 100 мм; 2—распре-
делительная арматура 05,
шаг 300 мм; 3 — предвари-
тельно напряженная арма-
тура (пучки 305)

Рис. 2,30. Армирование сборных складок из плоских элементов

а — размещение напряженной арматуры; б — узел сопряжения граней; 1 — напряженная арматура;
2 — сборные элементы; 3— поперечные стыки; 4 — продольная арматура

обе смежные плиты поперечной арматуры, которая выполняет роль
шарнира при транспортировании и монтаже (см. рис. 2.26). В конь-
ках плиты (Соединяют сваркой петлевых выпусков арматуры. После мон-
тажа продольные стыки плит вамоноличивают. Технические показа-
тели покрытий из складок этого типа приведены в табл. 2.3.

Трапециевидные складки. Примером сборных трапециевидных скла-
док «полками вверх» являются предварительно напряженные складки
с пролетом 18 .и и шириной 3 м, которые разработал Т. Конч [2.3]
(рис. 2.31). Они армированы сварными сетками в гранях и предвари-
тельно напряженными пучками в нижней части складок. Проволочные
пучки имеют диаметр 3/// и площадь сечения 0,50 см2, таково же ти-
па пучки применяют в США. Расход бетона в этой конструкции равен
0,06 л/3 на 1 м2 покрытия.
Таблица 2.3

Показатели сборных шарнирных складок типа SE (ГДР)

Пролет Ширина Высота Марка бетона Расход материалов на 1 .ч2
бетона в м3 стали в кг
в м
15 2,5 0,75 300 0,058—0,067 4—5,5
20 2,5 0,75 600 0,058—0,067 5,6—7,1
25 5 1,5 450 0,058—0,073 6,3—8,3
30 5 1,5 600 0,058—0,073 7,4—9,4

В ГДР разработана конструкция лотковых складок пролетом до
15 м и шириной 2 м с обычной арматурой [25]. Складки армируются
сетками; продольная рабочая арматура — периодического профиля из
стали класса St А-Ш. Расход бетона на 1 м2 покрытия составляет
0,065 л«3, стали — 9,4 кг. Продольные стыки складок не армируются, а
только заделываются бетоном. Кровля выполняется из одного слоя ру-
бероида, о проклейкой стыков эластичной пленкой.

Примером сборных трапециевидных складок, размещаемых полка-
ми вверх, являются складки типа VT, изготовляемые в ГДР [2.5],
[2.6]. Они выпускаются двух наименований: VT-18 (пролетом 12—
18 м, шириной 2,4 м) и VT-24 (пролетом 18—24 м, шириной 3 м). Ар-
матура плиты в виде сеток располагается в верхней зоне сечения
складки; толщина защитного слоя бетона—ГО мм (рис. 2.32). Такое
расположение арматуры определяется тем, что поперечные изгибаю-
щие моменты вызывают растяжение только1 у верхней грани плиты. В
опорных частях складок, на длину 2—3 м, устанавливается вторая,
нижняя арматурная сетка. В полках размещаются предварительно
напряженные арматурные пучки, содержащие, в зависимости от про-
лета и нагрузки, от 6 до 20 проволок сечением 50 оил/2, из стали St
140/160. Для распалубливания, транспортирования и монтажа складок
в их верхнем поясе предусмотрены закладные детали с резьбой или
пропущенные насквозь болты. Смежные складки соединены отогнутыми
внахлестку стержнями арматуры, выпускаемыми из сборных эле-
ментов через 50—60 см по длине. Продольные стыки замоноличивают.
Показатели расхода материалов для складок типа VT приведены в
табл. 2. 4.

Таблица 2.4

Расход материалов на сборные складки типа VT (ГДР)

Пролет в м Марка бетона Расход материалов на 1 м2 покрытия
бетона в м3 арматурной стали в кг
обычной напряженной всего
12 300 0,06 4,1 1 5,1
15 450 0,06 4,1 1,65 5,75
18 450 0,06 4,1 2,3 6,4
24 450 0,082 4,11 3,83 7,94
Рис.

2.31. Покрытие из трапециевидных складок в Чезене (Италия)

Ри::. 2.32. Сечение и
армирование сборной
складки типа VT-18
(ГДР)

1 — напряженная арма-
тура (сталь St 140/160,
площадь сечения 50 мм2);
2 — поперечная арма-
тура (сталь St IVb,
05, шаг 125 мм); 3 —
распределительная ар-
матура (сталь St IVb,
04,2, шаг 250 ММ); 4 —
выпуски арматуры в
стыках (сталь St A-i,
06, шаг 500 мм)

Прочие типы складок. Армирование складок выполняется, как по-
казано на рис. 2.29. Один из примеров — складчатая оболочка покры-
тия товарного склада в Милане, Италия [2.20]. Пролет складок —
15 м, толщина граней—7 см, с утолщением у опор. Напряженная ар-
матура складок состоит из пучков, размещенных по три в бортовых
элементах и по одному — в наклонных гранях. Пучки имеют криво-
линейное очертание, соответствующее эпюре продольных моментов.
Каждый пучок состоит из шести проволок диаметром 5 мм. Армиро-
вание граней выполнено стержнями из высокопрочной стали диамет-
ром 5 мм, с шагом 30 см (рис. 2.33).

Складчатое покрытие с предварительно напряженным армирова-
нием аналогичного типа сооружено в Париже; здесь напряженная ар-
Рис. 2.33. Сечение и армирэ-
вание складок покрытия скла-
да в Милане (Италия)

1 — напряженная арматура (пучки
605); 2 —арматура граней диамет-
ром 5, шаг 300 мм в обоих на-
правлениях

Рис. 2.34. Армирование монолитных складок покрытия конференц-зала в Пари-
же (Франция)

Рис. 2.35. Армирование опор-
ной части складок типа VT
(ГДР)

I — напряженная арматура; 2 —
верхняя арматура грани; 3 —ниж-
няя арматура грани; 4 — поп?реч-
ные стержни (против расслаивания
бетона)
матура также имеет криволинейное очертание в соответствии с эпюрой
моментов (рис. 2.34). Покрытие выполнено в монолитном железобето-
не; грани смежных складок жестко соединены в ендовах и коньках.

Предварительное напряжение. Длинные складки, работающие по
балочной схеме, очень часто выполняют предварительно напряженны-
ми, поскольку при обычном армировании в ендовах и нижней части
граней складок необходимо размещать слишком много арматуры.
Чтобы избежать связанного с этим увеличения толщины граней и
уменьшить расход стали, целесообразно во всех случаях применять
предварительное напряжение арматуры; только при этом возможно
создание экономически выгодных конструкций, так как стоимость арма-
туры достигает 40% общей стоимости элементов покрытия.

Другим преимуществом применения предварительно напряженного
железобетона является его высокая трещиностойкость, желательная во
во многих случаях.

Предварительное напряжение позволяет существенно уменьшить
прогибы покрытий и ограничить деформации складок от ползучести и
усадки бетона, часто сопровождающиеся повреждениями отдельных
элементов покрытия (например, остекления светопроемов) или поддер-
живающих конструкций. Наконец, предварительное ‘напряжение значи-
тельно снижает величину главных растягивающих усилий в бетоне, осо-
бенно если напряженная арматура располагается в соответствии с
очертанием эпюры моментов.

Напряженное армирование может быть осуществлено двумя спо-
собами натяжения арматуры — либо на упоры (до отвердения бетона),
либо на бетон; при устройстве складчатых покрытий используются
оба способа.

Способ натяжения арматуры на упоры применяется обычно при
изготовлении сборных складок в виде целых элементов. В этом случае
напрягаемая арматура имеет прямолинейную форму, обычно в виде от-
дельных струн диаметром 5—8 мм. Применяются анкерные устройства
заклинивающегося или срезного типа. Анкеровка напрягаемой армату-
ры не требует особых конструктивных мероприятий, кроме небольшого
дополнительного армирования зоны анкеровки, во избежание расслаи-
вания бетона (рис. 2.35); увеличивать сечение бетонного элемента
также нет необходимости. Поскольку при этом способе предваритель-
ного напряжения отпадают работы по натяжению арматуры при мон-
таже, конструкции оказываются весьма экономичными; таковы, напри-
мер, складки типа VT [2.6] или складки конструкции Т. Конча [2.3].
Единственное ограничение для этих конструкций состоит в том, что
длина складок из условий транспортирования не должна превышать
25 м; при больших пролетах приходится применять трехшарнирную
схему покрытия, которая не так экономична.

В заключение следует подчеркнуть, что сборные предварительно
напряженные складки балочного типа с трапециевидным профилем при
пролетах до 25 м представляют собой наиболее экономичную форму
складчатых покрытий, которая может успешно конкурировать с другими
типами конструкций.
Рис. 2.36. Размещение напря-
женных арматурных пучков в
складках

а — в ендове; б — в опорной части
/ — арматурный пучок типа SG 25-1.
2 — утолщение опорной части
складки; 3 — теплоизоляция; 4 —
кровля

Рис. 2.37. Формы оголовков ко-
лонн при опирании складок не-
посредственно на колонны

Другой способ напряженного армирования — натяжение арматуры
на бетон—применяется главным образом для монолитных складок, а
также для конструкций, требующих укрупнительной сборки из отдель-
ных элементов. В этом случае применяются тросы или пучки, разме-
щаемые либо в ендовах, либо в гранях складок (рис. 2.36,а). Очерта-
ние этих элементов принимается в соответствии с эпюрой продольных
изгибающих моментов. Недостатком такого способа предварительного
напряжения являются значительные затраты рабочего времени на
предварительную сборку отдельных элементов конструкции, на про-
тяжку, натяжение и заанкеривание напрягаемой арматуры. Кроме то-
го, для размещения арматуры необходимы увеличенные толщины сбор-
ных элементов. Конструкция анкерных устройств должна обеспечи-
вать их малые габариты; иначе потребуется местное утолщение бетона
(рис. 2.36,6). Складки с натяжением арматуры на бетон можно реко-
мендовать при пролетах более 24 м и соответствующей ширине 'Граней,
поскольку лишь в этом случае будет оправдано необходимое по конст-
руктивным соображениям увеличение толщины граней. Диапазон про-
летов таких складок 30—36 м; при рационально спроектированном тех-
нологическом процессе возведения могут оказаться экономически целе-
сообразными и большие пролеты.

Поддерживающие конструкции складчатых покрытий состоят, как
правило, из колонн и балок-диафрагм. Диафрагмы представляют со-
бой специфические элементы конструкции, форма которых должна со-
ответствовать форме складок; иногда они могут отсутствовать. В об-
щем случае, и прежде всего1 при несимметричной форме складок или
при несимметричной нагрузке, устройство диафрагм обязательно; при
этом они должны иметь соответствующее форме складок очертание и
обладать достаточной жесткостью.

Наряду с обычной практикой устройства жестких поддерживаю-
щих конструкций .известны случаи, когда эти конструкции сознательно
выполняют гибкими. Такое решение может оказаться целесообразным,
если оно позволяет создать покрытие больших размеров без устройства
деформационных швов; как известно, складчатая конструкция может
иметь значительные деформации в поперечном направлении в резуль-
тате небольшого изменения углов между смежными гранями.

В социалистических странах для зданий со складчатыми покры-
тиями применяют главным образом типовые несущие конструкции — ко-
лонны и балки с параллельными поясами. Покрытия выполняют преи-
мущественно1 из сборных складок балочного типа, которые имеют либо
неподвижные опоры по обоим концам (на ригелях), либо подвижную
опору на одном конце. Пролет ригелей не обязательно должен быть
кратным ширине (шагу) складок. Во многих случаях по ригелям укла-
дывают сборные опорные элементы (вкладыши), соответствующие по
форме профилю складок. При симметричном профиле складок такие
элементы могут отсутствовать либо они используются только для за-
полнения торцов складок у наружных стен. Опорные элементы обычно
изготовляют отдельно от ригелей; при необходимости их устанавливают
на ригели в процессе монтажа (на штырях или на растворе).

Подвижное опирание складок на ригели осуществляется при помо-
щи прокладок из просмоленной пеньки или неопрена, неподвижное —
на растворе, иногда с дополнительным креплением штырями.

Ригели при пролетах до 12 м выполняют с обычной арматурой, а
при пролетах более 12 м—с предварительно напряженной. Армируют-
ся они как обычные балки на двух опорах. Опирание ригелей на ко-
лонны осуществляется на растворе или на неопреновых прокладках, а
крепление — при помощи штырей, болтов или сварки. Опорные вклады-
ши имеют только конструктивную арматуру; в необходимых случаях
их выполняют с теплоизоляцией.
Возможно конструктивное решение покрытия, когда отдельные
складки симметричного сечения устанавливаются непосредственно на
колонны. Если шаг колонн принимается больше шага складок, то ко-
лонны делают с консолями (рис. 2.37). Колонны жестко заделывают в
основание; их оголовки оформляют соответственно конструкции скла-
док. Как правило, на колонны действуют только вертикальные усилия
от покрытия, поскольку горизонтальные усилия (распор) восприни-
маются самими складками. Только в крайних складках (у торцов зда-
ния или деформационных швов) возникают неуравновешенные гори-
зонтальные усилия, действующие на несущую конструкцию. Для их
восприятия устраивают либо затяжки в крайних складках покрытия,
либо жесткие (из плоскости) торцевые стены-диафрагмы. Естественно,
что в обоих случаях крайние складки должны быть соответствующим
образом закреплены к несущей конструкции.

Складки могут использоваться и как вертикальные несущие стены
[2. 7]. Такие конструкции выполняются как в монолитном, так и в
сборном железобетоне. Их целесообразно' применять, когда в наруж-
ных стенах немного проемов и может быть обеспечена пространствен-
ная цельность конструкции. Складки несущих стен, как правило, жест-
ко заделывают в основание либо стены вместе с покрытием образуют
единую рамную конструкцию.
Г л а в a 3.

ВОЛНИСТЫЕ И СКЛАДЧАТЫЕ СВОДЫ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Сводчатые покрытия очень давно и широко приме-
няются в строительстве. С появлением бетона открылись возможности
для значительного увеличения пролетов сводов — прежде всего при
строительстве мостов, а затем и в покрытиях. Несущая способность
сводчатой конструкции в значительной степени обеспечивается ее гео-
метрической формой: в виде коробовой кривой, параболы, цепной ли-
нии и т. д.

В массивных конструкциях мостов величины усилий определяются
в основном собственным весом, существенное уменьшение которого не-
возможно из-за конструктивных соображений. Из симметрии преобла-
дающей по величине постоянной нагрузки следует и симметричное рас-
пределение усилий в конструкции; влияние временных (подвижных)
нагрузок в большинстве случаев оказывается незначительным.

Иначе обстоит дело с покрытиями; здесь уже со времен деревян-
ных кровель укоренилось стремление к облегчению конструкции. Это
привело к тому, что и при создании большепролетных сводчатых по-
крытий заметна тенденция максимально’ уменьшить их собственный
вес. Однако при этом сразу же возрастает влияние несимметричных
нагрузок на конструкцию, вызываемых снегом, ветром, подвижкой
опор, температурными воздействиями и т. п., что связано с необходи-
мостью увеличения момента инерции сечения конструкции. При строи-
тельстве из каменных материалов этого можно было достичь лишь
увеличением размеров сечения и, следовательно', повышением собст-
венного веса конструкции. Развитие стальных конструкций позволило
обеспечить одновременно и легкость, и высокую несущую способность з
сочетании с пространственной работой, например ,в современных решет-
чатых арках; однако это- преимущественно стержневые конструкции.
Неудивительно поэтому, что только с появлением такого материала,
как бетон, легко формуемого и идеально приспособленного для соз-
дания конструкций с развитой поверхностью, удалось осуществить ре-
шительный поворот к созданию легких покрытий зданий именно' в виде
сводов. Появилась возможность придавать сводчатым конструкциям
такую форму, которая позволяла бы значительно повышать несущую
способность при снижении собственного веса по сравнению с покры-
тиями из плоскостных элементов. «Арочный эффект» сводчатых покры-
тий характеризуется прежде всего тем, что отдельные элементы конст-
рукции (волны, складки) имеют значительно больший размер в направ-
лении кривизны, чем в перпендикулярном направлении (В>£).

По конструктивному признаку своды могут быть разделены на два
типа (табл. 3. 1).

Тип А — своды, опирающиеся непосредственно на фундаменты, с
затяжками или без затяжек.

Требуемая изгибная жесткость сводчатого, покрытия может быть
обеспечена приданием ему складчатого профиля в поперечном направ-
лении; по-видимому, одним из первых это сделал Э. Фрейсинэ, соз-
давший складчатые оводы в Орли (Франция). Понадобилось несколько
десятков лет, чтобы это простое и эффективное конструктивное решение
нашло широкое практическое применение. К. Биллиг использовал его
при строительстве волнистых сводов в Индии, где высота профиля по-
перечного сечения увеличивается от замка к опорам; тем самым дости-
гается повышенная жесткость овода.

Оптимальный шаг волн (складок) в сводах составляет примерно
'/ю пролета; таким образом, шаг и высота волн зависят от пролета
свода. Складчатый (волнистый) свод находится в основном под дейст-
вием сжимающих нормальных усилий; практика показала, что свод
при пролете до, 12 м и толщине всего 3,2 см может быть выполнен
только с конструктивным армированием. По мнению Биллига, вполне
возможно создание волнистых сводов пролетом около 300 м при тол-
щине бетона 10—12 см.

Ребристые параболические своды ребрами вверх применяют преи-
мущественно для складов минеральных солей.

Круговые своды значительных пролетов обязательно надо подкреп-
лять ребрами, чтобы обеспечить необходимую изгибную жесткость и
устойчивость конструкции. С увеличением пролета уменьшается шаг
ребер (от 12 м при В=60 м до 7,5 м при В = 100 м) и увеличиваются
размеры их сечения. В ребристых сводах участки между ребрами рабо-
тают на местную нагрузку как вспарушенные плиты; основными несу-
щими элементами конструкции являются сами ребра-арки. Поэтому
конструкция в целом оказывается относительно тяжелой и часто недос-
таточно экономичной. Этих очевидных недостатков можно, избежать,
если увеличить требуемую из условий изгиба и •устойчивости жесткость
свода, придав его поверхности более эффективный (волнистый или
складчатый) профиль.

Большинство сводчатых покрытий осуществлено пока лишь в моно-
литном железобетоне.

Тип Б — своды (с затяжками или без затяжек), опирающиеся на
поддерживающие конструкции, в виде отдельных колонн, диафрагм,
рам и т. п.

Формы и сечения сводов в принципе не отличаются от описанных
выше. В ряде стран, и прежде всего в США, построены покрытия в
виде ребристых сводов кругового очертания, в том числе большепро-
летные. В таких покрытиях возникают значительные горизонтальные
усилия распора, которые должны быть восприняты либо поддерживаю-
86
Таблица 3.1

Классификация сводчатых покрытий

Схема конструкции । Место и год постройки Основные размеры Характеристика конструкции Источ- ник
13, м j L, .ч Н, м d, см

А. Своды с опиранием на фундаменты

Ангар в Орли (Франция), 1922 (автор— Э. Фрепсинэ) 90 7,5 57 — Монолитный свод параболического очертания [3.1]
Склад мине- ральных солей (Германия), 1935 30 10 16,5 5-6 Параболический свод с ребрами вверх [3.2]
Спортивный каток в Херши (США), 1935 62,6 9,78 - 11,9 16,4 8,8—15 Эллиптический свод с ребрами [3.3]
Склады (Ин- дия), 1942 20 — И 5 Волнистый пара- болический свод [3.4]
Проектные предложения (Индия) 91,5 9,14 38,1 И (в сред- нем) То же [3.4]
Ангар (США), 1948 103,7 7,5 27 12 Свод кругового очертания с ребра- ми сечением 0,61Х X (1,54-2,15) м [3.5]

на поддерживающие конструкции

Б. Своды с опиранием

Аигар в Ка-
ру ба, 1943

Свод кругового
очертания с реб-
рами вверх
Схема конструкции Место и год постройки Основные размеры Характеристика конструкции Источ ннк
В, м L, м | н, м d, см
Ангар (Гер- мания), 1939 60 12,5 — 7 Свод-оболочка [3.7]
кругового очерта- ния с опиранием на фермы-диафраг-

мы и прогоны
Автобусный гараж в Ман- честере (Анг- лия), 1949 50 12 — 5,3 Свод-оболочка кругового очерта- ния с бортовыми элементами и ра- мами-диафрагмами [3.1]
Аигар (США), 1949 104 7,6 — 13-18 Свод кругового очертания с ребра- ми —
Ангар (Люк- сембург), 1950 55 1,25 9,5 8 Свод, очерчен- ный по цепной ли- нии, с ребрами вверх [3.8]
1 «Колизей» в Денвере (США), 1952 93,8 8,45 — 9—13 Свод кругового очертания с реб- рами вверх [3.9]
J-qL !
1 Зал собрании в Квебеке (Канада), 1952 72 9,1 — 12-15 То же [3.10]
Выставочный зал в Турине (Италия), 71 — — 5 Складчатый свод кругового очерта- ния из армоцемеи- та. Складки из сборных элементов с поперечными ди- афра гмами [3.11]
1948—1949 (автор—-П.-Л. Нерви) ^' 2500 pm
Г^ГиТТп Текстильная фабрика в Красноярске (СССР) 75 - 2000 - 2900 3 Складчатый свод кругового очерта- ния из армоцемен- та. Складки пере- менного сечения, —

Wil о
gt из сборных эле- ментов, связыва- ются уложенными по ним плитами
Основные размеры

Схема конструкции

Место и
год постройки

Характеристика
конструкции

Источ-
ник

Выставочный
зал в Ницце
(Франция),
1956 (автор—
Н. Эскиллан)

Цех в Просте-
еве (ЧССР),
1950

Монолитный
складчатый свод
кругового очерта-
ния. Складки V-
образного сечения,
с диагональными
подкрепляющими
элементами

Круговой свод
из лотковых обо-
лочек с затяжками

щи-мп конструкциями, либо затяжками, размещаемыми в уровне пят
свода или ниже поверхности -грунта. Соответствующие принципиаль-
ные схемы подде|рживаюЩ'ИХ и опорных конструкций показаны в табл.
3.2. Выбор той или иной схемы определяется в значительной степени
функциональными и архитектурными требованиями; особенно' это отно-
сится к устройству затяжек.

Поддерживающие конструкции (диафрагмы, фундаментные плиты
и т. п.), 'воспринимающие распор, целесообразно выполнять предвари-
тельно напряженными.

Сводчатые покрытия сооружают в основном сборными; впервые
опыт такого рода с успехом осуществил в 1948 г. П.-Л. Нерви при
строительстве большепролетного покрытия выставочного зала в Турине
(Италия). Использование сборных элементов особенно целесообразно
при возведении волнистых и -складчатых оводов. Достигаемые при этом
преимущества -обусловили широкое применение сборных конструкций
сводов в -строительстве последних лет.

Из многочисленных сводчатых покрытий, сооруженных до 1955 г.,
рассмотрим два выдающихся сооружения.

Ребристый круговой свод — покрытие «Колизея» (скотоводческого
манежа) в Монтгомери, США (рис. 3.1). Авторы — архитекторы
Шерлок, Смит и Адам-с, инженеры Амман и Уитни (Нью-Йорк). Раз-
меры свода: В = Г13 м, L=8,6 м (шаг ребер), d=9~ 18 см. Цилиндри-
ческий ребристый свод кругового очертания -пересекается по перимет-
ру здания с наружными стенами, образующими поверхность кругового
цилиндра. Такое о-ригинальное решение позволило существенно сокра-
тить объем здания по -сравнению с обычным прямоугольным планом;
помещение не имеет «-мертвых зон» в углах. Ребра-арки опираются на
Л-образ-ные рамы. По периметру пересечения свода и стен проходит
бортовая балка двоякой кривизны. Вдоль каждой второй арки устро-
ены деформационные швы. Покрытие возведено в монолитном железо-
бетоне, на 1перестав1ной опалубке с поддерживающими лесами.

Волнистый свод с затяжками — покрытие ангара в Мариньяне,
Франция (рис. 3.2) Автор — Н. Эскиллан (Париж). Размеры свода:
В —101,5 м, L = 9,8 м (шаг волн), d—6 см; перекрываемая площадь
60X400 м. Волнистый свод с .предварительно1 напряженными железо-
бетонными затяжками. Сечение волн свода — переменное по длине.
Устойчивость покрытия обеспечивается портальными рамами торцевых
стен. Свод подкреплен поперечными диафрагмами. Свод забетониро-
ван на земле и поднят в проектное положение домкратами.

Таблица 3.2

Типы поддерживающих и опорных конструкций сводов

Схема Характеристика конструкций Преимущества Недостатки

Рамы без затяжек
или с затяжками в
уровне земли

Арки с затяжками
в уровне верха ко-
лонн

Свободное внутрен-
нее пространство; про-
стота опалубки. Кон-
струкция целесообраз-
на при нежелательно-
сти открытых затяжек
(например, из условий
огнестойкости)

Простота статиче-
ской схемы; экономич-
ная конструкция фун-
даментов

Арки с поднятыми
пятами и с затяжками
в уровне земли

Опорная система с
вертикальными колон-
нами и наклонными
стойками (контрфор-
сами), с затяжками
в уровне земли или
без них

Пространственная
опорная система с ди-
афрагмами жесткости

То же, но без ос-
ложнений, создавае-
мых открытыми затяж-
! ками; достаточная вы-
| сота помещения у опор
; свода

Простота статиче-
ской схемы и возведе-
ния; оптимальный рас-
ход материалов

Опорная система од-
новременно является
функциональной час-
тью сооружения

Ограниченные про-
леты (В<50 .к); повы»
шение расхода мате-
риалов н трудоемко-
сти

Устройство затяжек
удорожает конструк-
цию, затрудняет при-
менение передвижной
опалубки и не всегда
желательно по архи-
тектурным соображе-
ниям

Относительно доро-
гая конструкция фун-
даментов; устройство
! затяжек не всегда же-
лательно по условиям
. размещения подполь-
ных каналов

Увеличение неис-
пользуемой площади
застройки

Недостаточно четкая
статическая схема; в
некоторых случаях —
чрезмерная трудоем-
кость и стоимость
опорных пристроек

Опорная система с
пригрузкой свода над-
стройками

То же; простота ста-
тической схемы; бла-
гоприятный эффект
пригрузки у опор

Трудоемкость и сто-
имость опорных конст-
рукций больше, чем
в системах с затяжка-
ми в уровне земли;
велико влияние грун-
товых условий
5Ю00 5ЮШ

Рис 3.1, «Колизей» в Монтгомери (США)

,7 -- план трибун: б —и тан покрытия (/ — ребра): в — разрез здания: а — сечение свода

Рис. 3.2. Ангар в Мариньяне (Франция)
Функциональные требования

Склады сыпучих материалов

Производственные здания

Здания различного назначения

Соответствие очертания
свода форме насыпи;
легкость загрузки
и разгрузки;
предохранение конструкций
от коррозии (для складов
химически агрессивных
материалов)

Пролеты—преимущественно
до 36 м‘, шаг колонн до 12 м\
возможность блокировки
корпусов; хорошее освеще-
ние; нежелательность
открытых затяжек
(по противопожарным или
архитектурным
требованиям)

Большие пролеты;
хорошее освещение;
рациональное решение
плана

Предпочтительные конструктивные формы
Своды параболического очертания (ребристые, складчатые волнистые) с опиранием непосредственно на фундаменты— тип А по табл.3.1 Пологие своды (ребристые, складчатые, волнистые) с затяжками (в том числе— с подвесными потолками), с опиранием на колонны—тнп Б по табл .3.1 Складчатые и волнистые своды с верхним освещением, с опиранием на поддерживающие конструкции либо с затяжками в уровне земли—типы А н Б по табл. 3.1

Конструктивно-технологические требования

Легкость; максимально возможная жесткость (по условиям изгиба
и устойчивости): применение современных методов возведения; высокая
экономичность; краткие сроки строительства

Характерные формы сечений

Крцжально-
сетчатыи, сбс

WAV

Типы сводов по методу возведения

Сборные

I I

А| _

Из мелкоразмерных
элементов
с укрупни- со сборкой
тельной на перед-
сборкой вижных
на земле подмостях
С предварительным
напряжением

Из крупноразмер-
ных элементов
(балок-оболочек),
с обычной или
напряженной
арматурой

Простота монтажа,
высокая степень
готовности

в;

Бетонируемые с при-
менением передвижной
опалубки нлн ком-
байнов

из вибри- нз торкрет-
рованного бетона
бетона

С армированием
готовыми сетками

С предварительным
напряжением

Монолитные I

Схема. Тенденции развития конструкций и методов возведения сводчатых покрытий
На основе опыта последних лет можно определить основные тен-
денции в развитии конструкций и методов 'возведения сводов; обзор их
дан на схеме. Некоторые данные о расходе материалов для таких кон-
струкций приведены в табл. 3.3.
Таблица 3.3

Сравнительные данные о расходе материалов для различных конструкций

сборных сводов (включая бортовые элементы, без учета колонн и фундаментов)

Тип конструкции Размер (ВхС), м Расход материалов на 1 м2 Страна
| стали | в кг I бетона | в мэ
Сборный волнистый свод без затяжек 5=46,5 12 0,1 ПНР
То же, с затяжками и бортовыми элемента- ми 12X6 (однопролетные) 11,2 0,123 ПНР
24x6 (двух- и много- пролетные) 24 0,19 ПНР
Сборный предварительно напряженный 30x6 8,6 0,076 ГДР
волнистый овод (из балок-оболочек) с затяж- ками 30x12 9,15 0,077 ГДР
Сборный волнистый свод (без предвари- 30x12 10,5 0,057 СССР
тельного напряжения) с затяжками 5=60 Г5 0,087 СССР
5=120 12,6 0,094 СССР
То же 5=30 6,45 0,045 НРБ
Сборный цилиндрический свод из ребрис- 30x12 12,2 0,091 СССР
тых плит с .затяжками 42x12 15,9 0,090 СССР
60X12 20,5 0,132 СССР
120X12 13,7 0,127 СССР
Сборный цилинидрический свод (покрытие автобусного гаража) 5=96 24 0,15 СССР
Сборный кружально-сетчатый свод 40x5,26 4 0,055 Запад- ный Берлин
Сборный свод кругового очертания из реб- ристых (ПЛИТ 22,6x6 11 0,06 СССР

А. СБОРНЫЕ СВОДЫ ИЗ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (см. табл. 3.3)

Волнистый свод, Польша (рис. 3.3, 3.4). Авторы С. Климек, 3. Ми-
халик (Варшава). Размеры покрытия: 5=46,5 м, Н—12 м (стрела
подъема), d=6 см. Двухшарнирный свод из сборных волнистых эле-
ментов, без затяжек. Размер элементов 4,8X1,5 м, высота 50 см, вес
1 т. По длине свод состоит из восьми элементов, соединяемых внахлест-
ку сваркой. Такие же конструкции были применены и для зданий дру-
гих типов.

Сборные элементы (из бетона марки 170) изготовляются пакетным
способам; монтаж осуществляется башенным краном с применением
легких стальных лесов.
Известны аналогичные конструкции более пологих волнистых сво-
дов с затяжками; применяют их лишь при слабых грунтах. Такие сво-
ды имеют очертание в виде сопряженных дуг окружности и параболы.

Кружально-сетчатый параболический свод высоковольтного испы-
тательного зала, Западный Берлин (рис. 3.5) [3.15].

Автор — В. Хенн (Брауншвейг). Размеры покрытия: 5 = 34,5л/, L =
=42,5 м, Н=24,1 м. Кружально-сетчатый свод с ромбической решет-
кой из сборных железобетонных элементов. В торцах здания свод при-
мыкает к массивным двухшарнирным аркам. В верхней части свод
подкреплен жесткими продольными элементами, которые используют-
ся для подвески крана. Стержни решетки свода и треугольные плиты
заполнения — сборные. Из сборных элементов выполнена одна из тор-
цевых стен, которая при необходимости разбирается. Свод монтирова-
ли на стальных трубчатых лесах, с опиранием сборных элементов з
узлах сетки. Стержни (массой 0,9 т) и плиты (массой 0,55 т) пзготовле-
ны из бетона марки 300 на стройплощадке, частично — зимой. Узлы
решетки замоноличивали в инвентарной стальной опалубке.

Сборный кружально-сетчатый свод спортзала, Западный Берлин
(рис. 3.6) [3.16]. Автор — Р. фон Халаш (Зап. Берлин). Размеры по-
крытия: В — 40 м, 5 = 5,26 м (шаг колонн), d = 45 см (высота сечения
стержней решетки). Свод с ромбической решеткой выполнен из 720
одинаковых стержней сечением 9X45 см, с затяжками. Небольшое ко-
личество арматуры в стержнях решетки (по 4010) обеспечило легкость
ее соединения в узлах. Масса стержня 30'5 кг, бетон марки 300. Кровля
выполнена из этернита (асбестоцементные листы) по деревянной обре-
шетке; подвесной потолок сделан из акустических плит. Свод мюнтиро-
вали на передвижной опалубке, отдельными секциями шириной, рав-
ной удвоенном ушагу колонн; узлы замоноличивали бетоном. Затяжки
каждой секции натягивали гидравлическими домкратами, свод припод-
нимали над опалубкой (на высоту 10 см), после чего ее передвигали
для сборки следующей секции.

Круговые волнистые своды, СССР (рис. 3.7) [3.17]. Конструкции
сводов разработаны ПИ-1 и Ленпромстройпроектом (авторы —
Б. В. Горенштейн, К- А. Глуховской и др.).

Тип 1. Размеры: 5=96 м, 5=12 м, d—4 см. Конструкция этого
типа применена для перекрытия здания автобусного парка в Ленин-
граде размером 96X145 м. Покрытие состоит из двух секций, по шести
волн в каждой. Свод собирается из панелей двоякой кривизны в сред-
ней части и плоских предварительно напряженных панелей в краевых
зонах, с предварительно напряженными бортовыми элементами п за-
тяжками. Укрупнительная сборка выполняется с использованием лег-
ких передвижных стальных подмостей; обеспечивается простота конст-
рукции подмостей и сокращение сроков строительства.

Тип2. Размеры: 5 = 36 4-60 м, d = 3,5 см. Многоволновой бочар-
ный свод из криволинейных сборных панелей размером 3X12 м. Па-
нели укладывают непосредственно на криволинейные бортовые элемен-
ты, поддерживаемые временными креплениями. После заделки стыков
натягивают затяжки (из сборных элементов длиной 18—24 м) и вре-
менные крепления снимают.

Круговой цилиндрический свод из ребристых панелей — покрытие
вокзала во Львове, СССР (рис. 3.8). Авторы — А. С. Кирилле и др.
(Львов). Размеры: 5 = 22,6 м, L = 0 м, а = 3 см (толщина плиты пане-
лей). Сборные панели свода имеют размер 1,5X6 м и максимальную
высоту ребер 30 см. Ребра по коротким сторонам панелей образуют
несущую арочную конструкцию свода; в опорных зонах к ним крепятся
затяжки. Элементы соединены сваркой. Несущие элементы свода ар-
мируются напряженной арматурой, размещаемой в каналах и швах
между панелями. Свод собирают на легких подмостях. После натяже-
ния арматуры свод приподнимается над подмостями, и усилия от его
веса передаются на затяжки. На 1 м2 покрытия расходуется 0,06 м3 бе-
тона и 11 кг стали.

В СССР разрабатываются также конструкции складчатых сводов,
собираемых из мелкоразмерных элементов. Некоторые из них находят-
Рис. 3.6. Сборный кружально-сетчатый
свод — покрытие спортзала (Западный Бер-
лин)

о — поперечный разрез (/— затяжки); б—про-
дольный разрез

и 2 (б)

Рис. 3.8. Круговой
свод из ребристых
плит — покрытие во-
кзала во Львове
(СССР)
ся з стадии экспериментальной .проверки; другие уже стали типовыми.
Принципиальные решения таких конструкций показаны на рис. 3.9—
3.11.

Параболический свод склада минеральных солей, ЧССР (рис. 3.12).
Авторы — К- Хрубан и др. Размеры: В — 36,9 м, L = 9 м. Свод выпол-
нен из сквозных параболических бортовых элементов, образующих
трехшарнирные арки, и заполнения в виде ребристых панелей. Каждая
полуарка состоит ив трех элементов, соединяемых сваркой. После мон-
тажа арок укладывают панели и приваривают их к аркам.

Сборный лотковый свод склада сахара в Дурбане, ЮАР
(рис. 3.13). Свод сооружен в 1966 г. по проекту фирмы «Мплбурн и
Морленд» (Дурбан). Размеры: 5 = 64 м, L = 3 м, Н = 27 м.

Свод параболического очертания из лотковых элементов с затяж-
ками в уровне земли. Свод, состоящий из 80 волн, в продольном на-
правлении разделен деформационными швами (с прокладками из не-
опрена) на секции, по четыре волны в каждой. Продольный бортовой
элемент каждой секции опирается через четыре стальных роликовых
шарнира на фундаментную балку. Для компенсации неравномерных
осадок между шарнирами и бортовым элементом сделаны неопреновые
прокладки. Лотковые сборные элементы переменного сечения, шириной
3 м, объединяются в арки напряженной арматурой. Элементы монти-
руют на передвижных стальных подмостях; затем заделывают стыки и
натягивают арматуру.

Сборный складчатый свод сортировочного почтамта в Мюнхене,
ФРГ (рис. 3.14). Проектирование и строительство осуществлены в
1966—1967 гг. фирмой «Диккерхоф и Видман» (Мюнхен) совместно с
Главной дирекцией почт. Размеры: 5 = 146,8 м, 5 = 4,37 м, d — 8,5 см;
общая площадь покрытия около 19 000 .и2. Складчатый свод кругового
очертания. Принятое сечение, складок обеспечивает максимальную из-
гибную жесткость и большой запас устойчивости при минимальном
расходе бетона марки 450. В поперечном направлении складки имеют
достаточную гибкость, что позволило выполнить все покрытие без де-
формационных швов. Сборные элементы свода связываются по про-
дольным стыкам монолитным бетоном, образуя единую конструкцию.
Свод выполнен без затяжек, с ленточными бетонными опорами, рас-
члененными семью поперечнымми швами. Проект признан наиболее
рациональным по экономическим, архитектурным и конструктивным
соображениям. Элементы монтировали на легких переставных лесах из
стальных труб. Общая продолжительность строительства — 75 недель.

Описанные выше конструкции сборных сводов, выполненных из
мелкоразмерных элементов, характеризуются следующими общими
принципами и тенденциями.

Конструктивные решения такого рода в одинаковой степени исполь-
зуются при сооружении сводчатых покрытий типов А и Б. Однако при
больших пролетах (5>50 м) проявляется тенденция к устройству сво-
дов с опиранием непосредственно* на фундаменты; в зависимости от
грунтовых условий своды выполняют с затяжками и без них.
Рис. 3.9. Полигональный
свод из типовых ребристых
панелей с затяжками (В =
= 18ч-36 м), монтируемый
на подмостях

/ — опорные панели; 2 — рядо-
вые панели; 3 — затяжка; 4—
подвески; 5 — стыки панелей с
креплениями подвесок

Рис. 3.10. Сборный складча-
тый свод с затяжками и
бортовыми элементами, мои*
тируемый из плит на под-
мостях

Рис. 3.11. Сборный складчатый свод — покрытие склада сыпучих ма-
териалов

а — разрез; б—план и сечения складчатой плиты (/ — защитный слой бе-
тона)
Рис. 3.12. Параболический сзод (ЧССР)

Рис. 3.13. Лотковый свод — покрытие
склада сахара в Дурбане (ЮАР)

/ — надстройка с ленточным транспортером;
2 — затяжки (шаг 750 мм); 3 — неопреновая
гидроизоляция; 4 — бетонная плита с ребра-
ми для сцепления с грунтом; 5 — сваи диа-
метром 900 мм, длиной 40 м; б — стальные
катковые опоры; 7 — сборные лотковые эле-
мен гы шириной 3 м

Сборные своды из мелкоразмерных элементов считаются рациональ-
ными по экономическим, архитектурным и конструктивным соображе-
ниям прежде всего для зданий, прямоугольных в плане, с большими
пролетами. Необходимая извибная жесткость н устойчивость свода
обеспечивается приданием ему волнистого или складчатого профиля.

Сборные элементы, размеры которых определяются удобством
транспортирования и монтажа, объединяются замоноличиванием сты-
ков. В зависимости от очертания свода, определяемого функциональ-
PiHC. 3.14. Складчатый свод — покрытие
сортировочного почтамта в Мюнхене
(ФРГ)

а — поперечный разрез: б — продольный раз-
рез (/—деформационные швы в фундамен-
те); в — сечение свода (/, 2 — продольные
стыки)

ними требованиями, и от соответствующей величины изгибающих мо-
ментов конструкция свода выполняется с предварительно напряжен-
ным либо с обычным армированием.

Своды собирают преимущественно на легких передвижных лесах
из стальных труб.

Типовые конструкции сборных цилиндрических сводов пролетом до
36 м разработаны и широко применяются в СССР; эти конструкции
можно считать вполне эффективными.

Б. СБОРНЫЕ СВОДЫ ИЗ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Волнистые своды с затяжками, Болгария (рис. 3.15). Авторы —
С. Мирчев, М. Мишонов, М. Колчаков (София). Размеры: В = 20д-30 м,
Т = 1,5 м, d=3 -г 4 см. Трехшарнирные своды с затяжками собираются
из криволинейных волнистых панелей-оболочек (с двумя или одной
волной по ширине). Смежные панели соединяются в швах выпусками
арматуры. Панели изготовляют на строительных площадках или на за-
водах; своды собирают при помощи передвижных монтажных вышек
(перемещаемых посредине пролета).

Трехшарнирные параболические своды, ЧССР (рис. 3.16). Конструк-
ция разработана Проектным бюро ЧССР при консультации К. Хруба-
на. Размеры: В = 18 м, L=2,5 м, d=3-y4 см. Каждая секция свода
собирается из двух сборных элементов, состоящих из бортовьих ребер-
арок и оболочки; масса элемента 3,5 т. До монтажа на оболочку нане-
сен теплоизоляционный слой из легкого бетона толщиной 5 см. Свод
монтировали двумя легкими кранами; при этом за 3,5 дня может быть
покрыта площадь 1070 м2.

Тороидальный волнистый свод — покрытие катка в г. Тарзана, США
(рис. 3.17, 3.18) [3.18]. Авторы—Мэстон, Брэдшоу. Размеры: Вмин~
«25 м, ВмаКс~30 м, L «2,6 м, <7«10 см. Тороидальная форма по-
крытия принята из условия оптимального решения плана здания;
конструктивное решение определялось в основном экономическими
соображениями. Сборные волнистые элементы свода объединены в
трехшарнирные арки; после окончания монтажа стыки заделаны тор-
крет-бетоном.

Сопоставление вариантов показало, что принятое конструктивное
200

▲

Рис. 3.16. Параболический
ный овод (ЧССР) в стадии

трехшарнир-
монтажа

Рис. 3.15. Волнистый свод с затяжками
(НРБ)

а — разрез; б — сборный элемент свода

решение весьма эффективно, поскольку тороидальная форма покры-
тия обеспечивает существенное снижение его веса. Сборные волнистые
элементы изготовлены пакетным способом в формах, установленных на
земле. Трехшарнирные арки собраны при помощи передвижной монтаж-
ной вышки; выдержать проектную геометрию покрытия, особенно у его
торцов, где арки располагаются наклонно к земле, оказалось довольно
трудным. Сборные элементы арок не имели непосредственного опира-
ния на фундаменты и связаны с ним лишь при помощи выпусков арма-
туры.

В СССР, под руководством Г. К- Хайдукова, разработаны конструк-
ции сборных складчатых сводов из железобетона и армоцемента.*
Складки имеют весьма малую толщину (от 3 до 4 см) и при больших
пролетах (30—40 м ) обычно подкрепляются поперечными диафрагмами.
Примером такой конструкции является складчатое покрытие в Крас-
ноярске (рис. 3.19), разработанное б. Ленфилиалом АСиА СССР.

* О конструкциях оболочек и складок из армоцемента см. в главе 9. {Прим, перев.)
Рис. 3.17. Тороидальный волнистый свод -- покрытие катка в Тарзане (США)
Конструкции сборных сводов из крупноразмерных элементов ха-
рактеризуются следующими общими принципами и тенденциями.

Крупноразмерные волнистые или складчатые сборные элементы (при-
меняются главным образом в трехшарнирных сводах с затяжками при
пролетах до 30 м. При этом можно отказаться от устройства оплош-
ных поддерживающих лесов и монтировать покрытие при помощи бо-
лее дешевых передвижных вышек. Чтобы сократить трудоемкую п до-
рогостоящую работу по устройству стыков, стараются применить сбор-
ные элементы максимально возможных размеров.

Профиль поперечного сечения сводов принимают, как правило,
складчатым или волнистым. Полученный при использовании сборных
конструкций экономический эффект может быть повышен благодаря
комплексному изготовлению элементов покрытия, включающих тепло-
изоляцию, рулонную кровлю и т. п. Своды с затяжками, несмотря на
их экономичность, сравнительно редко применяют для промышленных
зданий, что объясняется архитектурными соображениями и требования-
ми огнестойкости. Такие конструкции применяются преимущественно
для складов, сельскохозяйственных построек и т. п., прежде всего для
холодных (неутепленных) покрытий. Примечательно многообразие
геометрических форм сводчатых покрытий (горы, коноиды, поверхности
переноса и т. п.).

С точки зрения возможностей использования типовых сборных
элементов своды с затяжками в уровне верха стен (колонн) можно
рассматривать как еще одну большую область применения балок-обо-
лочек и балок-складок.

Сборные сводчатые покрытия с решетчатыми арками, выполняе-
мыми из отдельных мелких элементов, сейчас практически не применя-
ются, поскольку они требуют весьма сложной укрупнительной сборки;
весьма трудоемко и изготовление элементов таких конструкций.

В. МОНОЛИТНЫЕ СВОДЫ, ВОЗВОДИМЫЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ПЕРЕДВИЖНОЙ ОПАЛУБКИ
(см. табл. 3.3)

Монолитные волнистые своды типа «Ктесифон», Индия (рис. 3.20)
[3.19]. Автор—С. К- Нараяна (Научно-исследовательский институт по
строительству в Рурки), при консультации К. Биллига. Размеры: В-\-
+ В=22 м, £=1,8 м, d=6,5 см. Двухпролетный волнистый свод с про-
межуточными опорами. Свод армирован редкой сеткой (с учетом усад-
ки бетона) и стержнями в коньках и ендовах волн. Очертание свода и
высота волн приняты из условия, чтобы в сечениях действовали только
сжимающие усилия, а растягивающие усилия от ветровой нагрузки бы-
ли пренебрежимо малы. При постоянной нагрузке 45 кгс1м2 и ветровой
нагрузке 22 кгс/м2 свод имеет стрелу подъема H—Q м и высоту сечения
от 0,2 м у опор до 0,4 м в ключе свода. В качестве опалубки при бето-
нировании сводов используется джутовая ткань, натянутая по каркасу
из стальных труб и предварительно пропитанная цементным молоком.
Бетон укладывается в несколько слоев.
Рис. 3.20. Волнистый свод типа «Ктесифон» (Индия)

1 — кружала; 2 —джутовая опалубка; 3 —свод

Рис. 3.21. Склад-
чатый свод — по-
крытие спортзала
в Осло (Норве-
гия)

ОШ

Рис. 3.22. Предва-
рительно напря-
женный складча-
тый свод — по-
крытие склада
минеральных со-
лей (ГДР)

I — легкий бетон; 2—
покрытие эпоксидной
смолой; 3 — напря-
женная арматура
SG 25; 4 — рабочий
шов: 5 — анкеровка
продольной армату-
ры
Круговой складчатый свод—покрытие спортзала в Осло, Норвегия
(рис. 3.21) [3.20]. Авторы—Г. Эйесланд, Э. Хилланд, Р. Ольсен (Осло).
Размеры: В=42,5 м, L=2,5 м, d=8 см, Я=11,6 м, Н=1 м. Складчатый
свод с обычным армированием. Опирание свода—с жесткой заделкой
по одной стороне (на скальном основании) и шарнирное—по другой
(на сваях). Складчатый профиль свода обеспечивает простоту устрой-
ства теплоизоляционного слоя (по низу складок) и вентиляции, а также
очень хорошую акустику помещения. Свод возведен с применением
стационарной деревянной опалубки <в нижней части и передвижной
опалубки — в верхней (с семикратной оборачиваемостью). Бетон мар-
ки 250.

Предварительно напряженный круговой складчатый свод—покры-
тие склада минеральных солей, ГДР (рис. 3.22) [3.21]. Проект выпол-
нен народным предприятием «Калиинженирбюро» (Эрфурт); авторы —
Г. Рюле, Г. Готштайн. Размеры: В = 29 м, L~~2.fi м, d—12 см, Н =
— 13,45 л/, // — 0,7 м. Свод из бетона марки 300. Из условия трещипо-
стойкости конструкция выполнена с напряженным армированием (пуч-
ками типа SG 25—1, по шесть штук на каждую складку). Поперечная
арматура—обычная. Свод бетонирован с применением подвижной опа-
лубки на легких стальных лесах; на 2/3 высоты свода бетонирование вы-
полнено в двойной опалубке.

Пологий эллиптический складчатый свод Центра мореплавания в
Довилле, Франция (рис. 3.23). Авторы проекта— Р. Теллибер, проектное

Рис. 3.23. Предварительно напряженный пологий складчатый свод эллиптиче-
ского очертания в Довилле (Франция)
бюро STUP. Размеры: В = 46 м. 7=14 м, <7= 15ч-20 см, Н=Ъ,7 м.
Весьма пологий предварительно напряженный свод, опирающийся не
посредственно на фундаменты. В коньках складок устроены подкреп-
ленные ребрами проемы для верхнего света. Крайние складки усилены
мощными бортовыми балками. Свод выполнен с применением перестав-
ной опалубки. Напряженное армирование — пучками типа Ф.рейспнэ.

Параболический свод—покрытие плавательного бассейна в Ланарк-
шире, Англия (рис. 3.24). Авторы проекта А. В. Кэмпуэлл, Т. Харли,
фирма «Хэддоу». Размеры: В «97 м, 7 «7,2 м, d=B;8 см. Свод состоит
из пяти предварительно напряженных параболических ребер-арок и за-
полнения в виде оболочек эллиптического очертания с вутами; стрела
подъема оболочек—1,9 м. Ребра связаны между собой диафрагмами
(через 7,2 м) и распорками (через 1,8 м), к которым крепится подвес-
ной потолок. Предварительное напряжение ребер позволило сократить
стоимость конструкции, уменьшить количество обычной арматуры и сни-
зить сжимающие усилия в коньках оболочек. При возведении свода
применялась переставная опалубка.

Рис. 3.24. Волнистый свод —
покрытие плавательного бассейна
в Ланаркшире (Англия)

а — план н разрезы (/—сборные реб-
ра-распоркн; 2 — предварительно на-
пряженные затяжки); б — общий вид
свода
Рис. 3.25. Расчлененный свод в Санта-Мария (Куба)

Весьма изящные сводчатые покрытия возведены в Санта-Мария-
дель-Мар на Кубе (рис. 3.25). Этот пример свидетельствует о том, что
сводчатые покрытия эффективны и для небольших сооружений, когда
это оправдано требованиями архитектурной выразительности.

2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Нагрузки. Для расчета сводов, прежде всего при значительных про-
летах (более 30 м) и большой гибкости, обязателен учет всех возможных
случаев загружения, и в особенности 'кососимметричных нагрузок. В
расчете следует учитывать собственный вес конструкции, полную или
одностороннюю снеговую нагрузку (в том числе от снеговых мешков),
ветровую нагрузку, температурные (перепады, возможное влияние
усадки и ползучести бетона, осадку опор.

Определение усилий и расчет сечений. Основные рекомендации по
расчету сводов приведены в табл. 3.4.

Полный расчет усилий необходим прежде всего для сечений, в кото-
рых действуют максимальные изгибающие моменты; при этом следует
учитывать возможное изменение знака момента. Сечения отдельных
складок или волн свода можно считать недеформируемыми. Если же
очевидна неприемлемость этого допущения (например, при большой.,
длине и ширине складок или волн), то следует обеспечивать недеформи-
руемость сечений конструктивными мероприятиями — постановкой попе-
речных диафрагм, стяжек или распорок. При малых эксцентрицитетах
Рекомендации по расчету сводчатых покрытий

Область расчета

Способ расчета

Источник

Определение усилий в направ-
лении пролета:

круговые. параболические,
эллиптические, коробовые сво-
ды постоянного сечения при
В>3 L, Н--= (1'2 4- 1/10) В,
с затяжками или без них

круговые, параболические
и эллиптические своды лере-
мениого сечения

Определение поперечных мо-
ментов при жестких про-
дольных стыках элементов свода

Проверка yciойчлвости

Классические методы статики
арок. Рассчитывается одна волна
как арка (с волнистым, складчатым
или тавровым сечением) в соответст-
вии с условиями опирания (двух-,
трехшарнирная или бесшарнирная).
При сосредоточенных нагрузках на
покрытие следует учитывать рас-
пределение усилий по ширине'»^ •

По таблицам

Расчет предваритетьио напря-
танных сводов

Расчет рабочей арматуры:

в продольном направле-
нии, обычная арматура

то же, напряженная арма-
тура

.в поперечном направлении

Аналогично расчету деформаций
и напряженного состояния волнис-
тых оболочек. Приближенный рас-
чет — по Мишонову i

Простые расчетные формулы по j
Коллару. Для цилиндрических и
складчатых сводов обязательна про- :
верка устойчивости с учетом воз-
можного уменьшения кривизны сво-
да вследствие неточностей возве-
дения или пластических деформа-
ций. Коэффициент запаса устойчи-
вости принимается равным v =
= 3-У 5 (в зависимости ог разме-
ров сооружения)

Усилия в сечениях определяются,
как для предварительно напряжен-
ных статически неопределимых стер- [
жневых систем. Предварительное
напряжение целесообразно для по-
логих и большепролетных сводов,
когда необходимо уменьшить ко-
личество обычной арматуры, исклю-
чить трещины или снизить величи-
ну сжимающих напряжений.

По результирующему растягива- '
ющему усилию (как обычно для .
оболочек)

По нормам для предварительно
напряженного железобетона

По формулам для железобетон-
ных элементов при изгибе с про-
дольной силой

[3.22]

[3.23]

[3-24]

[3.25]

[3.26]
продольной силы, не превышающих 0,35 h (h—высота сечения), можно
рассчитывать сечения только по максимальным сжимающим напряже-
ниям (в обоснованных случаях—даже с включением в расчет растяну-
той зоны сечения). В данном случае достаточно иметь в сечении только
конструктивную арматуру (по возможности, в виде сеток). При расче-
те конструкций больших размеров следует уделять особое внимание
возможному перераспределению усилий в сечениях вследствие смеще-
ний или поворота опор, удлинения затяжек, а также усадки и ползуче-
сти бетона.

Если опорные части свода решаются в виде плоских участков или
стержневых элементов, распределение усилий в них часто оказывается
сложным и не поддается точному расчету. В этих случаях ограничива-
ются приближенным определением усилий из условий равновесия (как
при расчете дисков); для более надежного расчета таких опорных эле-
ментов следует использовать моделирование и поляризационно-оптиче-
ские методы исследования.

3. АРМИРОВАНИЕ

Тонкостенные элементы свода армируются аналогично описанному
в главе 1, п. 4, а ребра и бортовые элементы — в соответствии с обще-
принятыми правилами для железобетонных конструкций. Ниже приво-
дятся только некоторые указания по армированию, обусловленные
особенностями сводчатых конструкций.

Сборные своды. В тонкостенных (3—5 см) элементах волнистых
сводов арматуру достаточно размещать в один ряд, у нижней грани
сечения (рис. 3.26, 3.27).

Элементы складчатых сводов армируют в два ряда, аналогично
волнистым балкам-оболочкам. В конечном счете схема армирования
существенным образом зависит от ширины элемента и конструкции
продольных стыков: три открытых стыках (шириной 1,5—2,5 см)
предпочтительно размещение арматуры в один ряд; при стыках с на-
хлесткой или сваркой выпусков арматуры—в два ряда.

Часто при возведении небольших волнистых и складчатых сводов
целесообразно частично или полностью отказаться от трудоемкого за-
монолнчивания продольных стыков. При этом образуется весьма под-
вижная в поперечном направлении «чешуйчатая» конструкция свода,
которая оказывается вполне рациональной для покрытий без верхнего
теплоизоляционного слоя. Поперечная жесткость такой конструкции
может быть обеспечена устройством в коньке свода мощного ригеля.
Рабочие (поперечные) стыки элементов свода должны соответствовать
обычным правилам конструирования (см. гл. 2, п. 2).

Для сводов с большими пролетами (Д;>30 м) важно правильное
армирование опорных частей; часто применяется предварительное на-
пряжение арматуры. Следует как можно более точно определять рас-
пределение усилий в опорных зонах и по возможности просто конструи-
ровать арматуру. Примером может служить армирование опорных час-
тей сводчатого покрытия автобусного парка в Ленинграде (рис. 3.28).
Рис. 3.26. Армирование сборного
элемента волнистого свода (НРБ)

Рис. 3.27. Армирование сборных
элементов и стыков волнистого
свода (ПНР)

Монолитные своды. Здесь во всех случаях оказывается целесообраз-
ным применение арматуры в виде готовых сеток с необходимым до-
полнительным армированием в коньках и ендовах волн. Примеры арми-
рования волнистого и складчатого сводов приведены на рис. 3.29—
3.31. Схема армирования складок (волн) зависит от их ширины, а так-
же от наличия теплоизоляции. Волнистые своды толщиной 6—7 см с
верхним теплоизоляционным слоем армируют в один ряд (у нижней
грани сечения ); складчатые своды толщиной около 8 см— в один ряд
(посредине) в гранях и в два ряда (вверху и внизу) в ендовах; предва-
рительно напряженные складчатые своды толщиной около 12 см, без
теплоизоляции—в два ряда.

ПО
Рис. 3.28. Конструкция и армирование опорного элемента
сборного свода покрытия автобусного парка в Ленинграде
(СССР)
Рис. 3.29. Армиро
ванне волнистое
свода из торкрет
бетона

Рис. 3.30. Арми
рование монолит
ного складчатогс
свода

При использовании предварительного напряжения арматурные пуч-
ки размещают в ребрах или ендовах либо рядом с ними— в соответст-
вии с направлением усилий, обычно в срединной поверхности волн
(складок). Если покрытие возводится большими отсеками без деформа-
ционных швов, следует учитывать влияние усилий предварительного на-
пряжения на ранее забетонированные участки свода. Рекомендуется вы-
полнять напряжение арматуры на отдельных участках попеременно, как
это делается при возведении предварительно напряженных резервуаров,
чтобы обеспечить по возможности равномерное обжатие свода по длине
отсека.

Волнистые и складчатые своды обладают относительно большой
деформативностью в поперечном направлении; поэтому деформацион-
ные швы могут быть расположены редко или не делаться вовсе. Так,
сводчатое покрытие сортировочного почтамта в Мюнхене площадью
19 000 м2 выполнено без деформационных швов. Необходимость уст-
ройства швов и расстояния между ними определяются главным обра-
зом грунтовыми условиями либо функциональными требованиями к
сооружению.

Кружально-сетчатые своды. Сборные конструкции этого типа ха-
рактеризуются весьма малым расходом материала, архитектурными
достоинствами, а при рациональном изготовлении и монтаже — также и
экономичностью. Кружалыно-сетчатые своды выполняют большей частью
из стержневых сборных элементов с заливкой узлов бетоном. В зави-
симости от пролета и подъема свода сечения отдельных элементов при-
нимают в пределах от 6X20 до 10x50 см\ армируют их обычно че-
тырьмя стержнями (в углах) диаметром 8—-12 мм, с часто располо-
женными хомутами (диаметр 3—5 мм, шаг 75—100 мм). Длину элемен-
тов принимают исходя из оптимального по условиям монтажа массы,
равной 300—500 кг. Примеры конструкции элементов кружально-сег-
чатых сводов показаны на рис. 3.32 и 3.33.

Своды собирают обычно на передвижных кружалах, секциями ши-
риной по две-три ячейки, соответственно с тремя-четырьмя затяжками.
После отверждения бетона в узлах натягивают затяжки. Вследствие
весьма большой деформативности системы предварительное напряжение
в одной секции свода передается на его смежные участки.

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

Диафрагмы и ребра. При устройстве гибких волнистых или склад-
чатых сводов пролетом В>60 м и шириной Е>7,5 м необходимо пре-
дусматривать подкрепляющие диафрагмы или ребра, которые часто вы-
полняют сборными и устанавливают перед бетонированием свода. Что-
бы избежать этих трудоемких элементов, многие копструкдоры пред-
почитают назначать форму и размеры сечения свода из условия обес-
печения его максимальной жесткости.

Затяжки и узлы опирания. Своды часто выполняют с затяжками,
хотя это и не всегда устраивает архитекторов. Поскольку речь идет о
крайне важных для обеспечения несущей способности сооружения эле-
Рис. 3.31. Армирование и детали деформационных швов монолитного предварительно
напряженного складчатого свода

/ — поперечная арматура; 2 — напряженная продольная арматура; 3 — продольный шов (в коньке);

4 — пленка ПВХ, приклеенная к бетону: 5 — поперечный шов (в ендове); 6— эпоксидная смола;

7 — прокладка из промасленного картона; 8 — заливка битумом

Рис. 3.32. Сборный элемент кружально-сетчатого свода пролетом до 20 м с болтовы-
ми узловыми соединениями (СРР, авторы — Аврами Грюнер)

Рис. 3.33. Кружально-сетчатый
свод с узлами, бетонируемыми в
инвентарной стальной опалубке
(Западный Берлин, автор — Хенн)
а — схема в процессе монтажа; б —
узлы; 1 — треугольные плоские плиты
заполнения свода
Рис. 3.34. Типы узлов анкеровки за-
тяжек в сводах
а — монолитных; б — сборных

Рис. 3.35. Опорный узел монолитно-
го свода с затяжками и анкерными
креплениями из стальных прокатных
профилей (Венгрия)

Рис. 3.36. Опорный узел кругового ребристого монолитного свода с железобетон-
ными затяжками и петлевыми анкерными креплениями арматуры затяжек
(ПНР)

ментах, необходимо весьма серьезно подходить к конструированию за-
тяжек и узлов их анкеровки, а также к выполнению их в натуре. При
этом необходимо:

ограничивать разумными пределами удлинение затяжек либо ис-
пользовать их предварительное натяжение;

применять только надежные конструкции анкерных узлов, ориенти-
руясь на возможную простоту их осуществления;

предусматривать ,в местах анкеровки затяжек достаточное коли-
чество поперечной арматуры во избежание расслаивания бетона (см.
указания по анкеровке напряженной арматуры);
Рис. 3.37. Опорный узел сборного
волнистого свода с карнизной бал-
кой, затяжками из круглой стали
диаметром 26 мм и анкерными креп-
лениями с упорными плитами (ио
Рюле)

I — свод: 2 —карнизная балка; 3 — нео-
преновая прокладка

Рис. 3.38. Опорный узел сборного
кружально-сетчатого свода с карниз-
ной балкой, затяжками и анкерны-
ми креплениями нз стальных про-
катных профилей (по Халашу)

Рис. 3.39. Сводчатое покрытие с выносными контрфорсами (США)
ограничивать прогибы затяжек подвеской их в пролете к конструк-
циям свода (особенно при дополнительных нагрузках на затяжки от
подвесных (потолков, светильников, вентиляционных коробов и т. п.);

обеспечивать надежную защиту затяжек от огня (обетонированием,
асбестовым волокном и т. п.) и коррозии.

Примеры конструктивных решений затяжек и узлов их анкеровки
приведены на рис. 3.34—3.38.

В узлах опирания сводов лучше всего применять неопреновые про-
кладки, как это делается в мостах. Следует тщательно разрабатывать
конструкцию этих узлов, предусматривая достаточное поперечное ар-
мирование опорных консолей, балок или оголовков колонн. Если затяж-
ки располагаются ниже уровня грунта, то их выполняют со значитель-
ным предварительным натяжением, чтобы уменьшить массу опорных
блоков. Следует учитывать, что некоторые грунты (например, скальные)
могут воспринимать усилия распора; поэтому конструктивное решение
опорных элементов (при размещении их в уровне земли) принимается
в соответствии с грунтовыми условиями.

Опорные блоки и контрфорсы играют решающую роль в конструк-
циях сводов без затяжек. При их разработке следует уделять особое
внимание единству конструктивной целесообразности и архитектурной
выразительности, поскольку от этого зависит архитектурный облик со-
оружения в целом.

Конструкция опорных блоков в виде сплошных фундаментных лент
(с деформационными швами или без них) либо в виде отдельных фун-
даментов принимается в зависимости от грунтовых условий: при этом
должна быть исключена неравномерная осадка опор и обеспечена их
устойчивость на скольжение.

Если ленточные фундаменты подвергаются солнечному нагреву,
необходимо учитывать возможные температурные деформации и усадку
бетона, которые могут привести к образованию трещин. В этих случаях
следует разрезать фундаменты температурными швами; в самом своде
их можно не делать. Ленточные фундаменты в местах больших отвер-
стий в своде необходимо особенно тщательно армировать.

На рис. 3.39 показано сводчатое покрытие с контрфорсами, выне-
сенными за прадеды здания и хорошо решенными архитектурно (см.
также рис. 3.24). Впечатление особенной легкости создают ряды контр-
форсов V- или Х-образной формы.
Глав а 4.

ШЕДОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

I. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ

КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

В 30-е годы с появлением оболочек типа «Цейс-
Дивидаг» начался качественно новый этап в развитии конструкций и
сооружении шедовых покрытий, получивших признание еще на заре
промышленного строительства.1 Применение оболочек в шедовых пок-
рытиях позволило объединить их функциональные достоинства—рассе-
янное освещение без прямого попадания солнечных лучей, благоприят-
ные условия для отопления, вентиляции и т. д. — с рациональными и
экономичными конструктивными решениями и методами возведения.

Наряду с цилиндрическими оболочками типа «Цейс-Дивидаг» (в
Германии) развивались и другие формы шедовых оболочек—кониче-
ские, складчатые, гиперболические и т. in.; однако применены они были
лишь в единичных сооружениях. Примеры конструкций шедовых обо-
лочек приведены в табл. 4.1. В качестве основной тенденции развития
можно отметить преимущественное применение цилиндрических оболо-
чек (главным образом оболочек типа «Цейс-Дивидаг» с обычной арма-
турой, бетонируемых на деревянной опалубке); наряду с этим получают
распространение и другие виды оболочек—ксноидальные, складчатые,
балки-оболочки в форме гиперболических параболоидов и т. п.

По экономическим соображениям длина круговых цилиндрических
шедовых оболочек принимается равной 15—20 м, ширина (хорда) —
7,5—10 м, высота—3,5—4 м, высота остекления—около 2,5 м, высота,
бортовых элементов в ендовах—около 1 м.

Длину оболочек с обычной арматурой принимают, как правило, в
пределах 25 м, а конструктивную высоту— в пределах 4 м, поскольку
при большей высоте существенно возрастает расход стали. Основная
причина ограничения высоты шедов—нежелательность увеличения отап-
ливаемого объема здания. При возрастании пролета оболочки увеличи-
вается и ее конструктивная высота (включая высоту бортовых элемен-
тов остекления), а также ширина оболочки. Однако (преимущество ше-
дового покрытия—равномерное диффузное освещение—достигается
как раз при сравнительно малой высоте помещения (до низа конструк-
ций покрытия)—порядка 5 м (рис. 4.1).

1 Монолитные шедовые покрытия из цилиндрических оболочек в СССР применялись на неко-.
торых объектах в 30-е годы и после войны> Следует отметить покрытия, осуществленные по проек-
там ГПИ-1 Министерства легкой промышленности СССР. (Прим, ред.)
Таблица 4.1

Развитие конструкций шедовых оболочек до 1955 г.

Схема конструкции оболочки Объект и год возведения Размеры
w В, м иг ‘il d, см J

А. Круговые цилиндрические оболочки

Источник

Текстильная
фабрика «Графе»
(Аргентина), 1932

Завод «Фолькс-
ваген» (Герма-
ния^, 1937—1938

Локомотивное
депо (Франция),
1937

Производствен- ный корпус (Гер- мания), 1938—1939 3>-16 3X25 10 10
Завод прессов (Германия), 1938— 1939 5X26 8
Текстильная 12
фабрика (СССР), 15
1938—1940 18 12
Размеры

Схема конструкции оболочки Объект и год возведения
(X

Источник

Б. Круговые цилиндрические оболочки с фермами-диафрагмами
Схема конструкции оболочек

Объект и год возведения Размеры
L, м В, м а? (1, CM 1
Ковровоткацкая фабрика в Мем- мингене (ФРГ), 1955 22,5 7,8 7

Источник

В. Прочие формы оболочек

Цилиндрические по фермам

Короткие параболические, арки-диафрагмы с за-
тяжками

Локомотиво-
ремонтный завод
в Шалоие-на-Мар-
не (Франция),
1947—1948

Механический I
завод «Бунге и
Борн» (Аргентина),
1932—1933

Пакгауз в Лионе-
Гиллотьер (Фран-
ция), 1948—1949

— - '-!.4]
14,14 4,60 4,44 3,5 [4.1]
— — — 7 [4.Ю]
Размеры 1 “
S
Объект и год i х
Схема конструкции оболочек возведения 3 S 5 е
4 I CQ 1 0? •« I S

Шедовое покры-
тие «Кохинор»
(ЧССР), 1947

3,33

3,5 [4.12)

Лотковые в форме гиперболического параболоида

СССР, 1950 (про- ект) — —

5 [4,13)

Коноидалъные

ПНР, 1954 (про- 24 6
ект)

ПНР, 1954 (про-
ект)

10 । —

Короткие цилиндрические из волнистых элементов
Размеры 3
3
Объект и год
Схема конструкции оболочек возведения ч % г ! 5 о
4 И ' « %

I I

Коноидальные

ПНР, 1951 (пр*

Складчатые коноидальные

ПНР:
1ект)

1954 (про-|

1
I

В годы второй мировой бойны шедовые покрытия

выполняли, как

правило, с вертикальным остеклением (из соображений светомаскиров-

ки); эта тенденция сохранилась и в последующий период. Однако га-

кое решение, несмотря на некоторые конструктивные преимущества, не
обеспечивает оптимальных условий освещенности помещений (рис.
4.2). Поэтому очень многие шедовые покрытия стали вновь устраивать
с наклонным остеклением; оптимальный угол наклона остекления для
среднеевропейских условий составляет около 60°.

Традиционно актуальная проблема для шедовых покрытий—созда-
ние конструкций с большими пролетами в обоих направлениях. В по-
крытиях типа «Цейс-Дивидаг» эта проблема решается опиранием обо-
лочек на фермы-диафрагмы пролетом до 25 л; размеры сетки колонн
достигают при этом 25X2’5 м.

Расход материалов для шедовых покрытий из круговых цилиндри-
ческих оболочек приведен в табл. 4.2; там же даны показатели для
других типов оболочек. В целом расход материалов и стоимость возве-
дения цилиндрических оболочек в шедовых покрытиях примерно на
40% выше, чем для обычных систем покрытий.
223%
-----А ЗЗх^иЗЗх

..----5-575/./

-----М 32 ^25 Lx

-____________________„КесЖ%-тх

------Ш5%* -?

3 skikczx

Рис. 4.1. Зависимость к.е.о. помеще-
ния с шедовым покрытием от высо-
ты помещения

Рис. 4.2. Зависимость к.е.о. помеще-
ния с шедовым покрытием от уклона

Ko3qjQ.-ijiiL^nm ecn^ecrfeml

остекления

/ШЬ'

a — поперечный разрез; б — продольный разрез; 1 — отверстие для установки вентилятора;
2 — остекление; 3 — деформационный шов
Таблица 4.2

Расход материалов для различных форм
шедовых оболочек

Размеры оболочки
в м

Расход материалов
на 1 мг проекции
покрытия

Круговые цилиндрические оболочки
(ФРГ)

Таблица 4.3

Конструктивные размеры шедовых
покрытий из оболочек типа «Цейс-Дивидаг»
(см. рис. 4.3)

L 1 h 1 a b d
в м В см
15 1 30/35 35 7
17,5 1,2 30/35 35/40 7
20 1,2 30/35 40/45 7
22,5 1,2 30/35 45/50 50/55 7,5
25 1,2 30/35 7,5

7,5 15 3,7 20—26 0,17 1,9
7,5 20 4,2 24—28 0,18 2
7,5 25 4,7 27—32 0,18 2,2

Оболочки типа «Лион-Гиллотьер»
(Франция) (см. табл. 4.1)

Примечание. Б числителе — размерь:
при высоте помещения в чистоте Н—3 м, в зна-
менателе—при Я = 6,25-т-7,5 м.

Таблица 4.4

Расход материалов на конструкции
шедовых покрытий из оболочек
«Цейс-Дивидаг»

(без учета фундаментов)

12 31,75 16,3 5,11 58 0,21 — Пролет L Высота помещения в чистоте И Расход материалов на 1 м2 проекции покрытия
стали леса
Коноидальные оболочки (ЧССР) Е м В -V3 StA-11 в кг (опалуб- ки) в см
15 6 — 15 0,13 15 5 0,174 21,3 1,7
18 6 — 13 0,13 — 7,5 0,186 21,8 1,76
18 9 — 18 0,13 — 17,5 5 0,176 22 1,7
21 9 — 20 0,14 — 7,5 0,188 22,5 1,76
24 9 — 22 0,16 —— 20 5 0,18 22,9 1,7
27 9 -— 23 0,17 — 7,5 0,192 23,4 1.76
30 12 — 26 0,18 — 22,5 25 5 7,5 5 0,187 0,196 0,188 24,7 25,2 26,9 1,7 1,76 1,68
Оболочки 12 9 типа «К (см. таС 4,7 охинор >л. 4.1) 30 » (ЧСС 0,25 Р) П1 приведен ми переп 7,5 и м е ч .а и для шедов летами. 0,198 и я: 1. с железо 27,3 Расход збетонньп 1,73 арматуры И ОКОН'НЫ-
15 9 4,7 32 0,27 — 2. кладные Дополнительный ра детали составляет 1 сход стали на за- —2 кг'м2.
18 9 4,7 35—36 0,28 3. При подвеске к ендовам кранов «Де- маг» грузоподъемностью до 3 тс расход арма- туры увеличивается на 1—2,5 кг’м2.

В области .шедовых покрытий, гак же как и при развитии других
типов оболочек, происходит закономерный процесс совершенствования
конструктивных решений и методов возведения—вплоть до разработки
унифицированных и типовых 'конструкций; на этом пути уже достигну-
ты определенные успехи. Типизация шедовых оболочек в Германии на-
чалась еще в 1942 г. (рис. 4.3, табл. 4.3 и 4.4); практические работы в
|Принципиальные предпосылки

I проектирования:

I простые методы расчета:

! возможность использования
готовых таблиц,

: приближенных формул

и программ для ЭВМ;

1 данные модельных

! испытаний

Функциональные требования:
большие пролеты; оптимальные
условия освещения; простота
осуществления технологического
оборудования; экономичное
решение вентиляции,
отопления и т. п .;

краткие сроки строительства
при комплексном производстве
работ; высокая экономичность

Требования архитекторов
к форме и структуре
сооружений

Требования
строительных
организаций

Пути развития конструктивных решений и методов возведения

1 Совершепетвовани'
и типизация ‘
традиционных

: конструкций

Iмо нол и тн ых'об ол оч зк;

I совершенствование

1етодов их воз ведения

' р—

Г~----------------- I

1 Предварптслпно I

| напряженные

I оболочки 1

, Углубление взаимосвязи конструктивных решений, методов
{изготовления и возведения. Разработка гибких конструктивных систем
I Соверш шетвовани? технологии. Применение сборных конструкций
} и механизированных методов их изготовления. Ориентация

I на максимальную готовность конструкций (включая отделку)

Сборные I
и сборнл- [
монолитные |
оболочки ।

{Комбинирован-

I ные оболочки 1

I из стали [
! и железобето-1
। на ]

Покрытия
со стальными 1
конструкциями'

I
Д I
’-----------

; Покрытия [
, новых форм I

I И ИЗ НОВЫХ :
। материалов J

Предваритель- ]
но напряжен- ।
ные оболочки ।
______________.1

Типовые конструкции |

Конструкции серийного изготовления

Основные современные тенденции развития шедовых покрытий

этом направлении проводились также в ЧССР и в СССР, Довольно
быстро стало очевидным, что одна только типизация ранее разработан-
ных и проверенных конструктивных решений не в состоянии удовлетво-
рить растущие функциональные и экономические потребности.

Характеристика основных тенденций в развитии шедовых покры-
тий за последние 15 лет приведена на схеме. Качественно новой осо-
бенностью этого развития является переход к серийному изготовлению
сборных железобетонных конструкций, а также к более широкому при-
менению стали; это в равной степени относится к шедовым оболочкам
и к шедовым покрытиям из плоскостных элементов.

А. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДОВ ВОЗВЕДЕНИЯ
ТРАДИЦИОННЫХ ТИПОВ ШЕДОВЫХ ПОКРЫТИИ

Бесспорный эффект достигается уже в результате использования
модульной системы и унификации размеров конструктивных элементов;
при этом создаются предпосылки для механизации процессов возведе-
ния конструкций. Однако гораздо более существенным, в особенности
126
для шедовых покрытий, является комплексный подход к проектирова-
нию сооружения в целом*—от конструктивной схемы до инженерного
оборудования включительно; он позволяет обеспечить высокую сте-
пень функциональной гибкости с учетом возможных в дальнейшем из-
менений технологического процесса. При этом должно быть выполнено
условие простоты возведения и сокращения сроков строительства зда-
ний. Решение всего этого сложного комплекса проблем может быть
достигнуто разными путями.

Шедовые оболочки в Амьене, Франция (рис. 4.4). Автор—М. Хан
(Париж). Размеры оболочек: 7=19 м, Вха м, d=7 см. Здание, силь-
но вытянутое в длину, перекрыто шедовыми оболочками относительно
малого радиуса кривизны с крутым наклоном касательной к оболочке
в ендове. По осям наружных стен оболочки опираются на диафрагмы
рамного типа, по средней оси—на балки-диафрагмы коробчатого се-
чения. Для армирования элементов покрытия применены готовые вяза-
ные каркасы. Конструкция является оптимальной по несущей способ-
ности. 120 шедовых оболочек выполнены с использованием передвиж-
ной опалубки (каждая оболочка бетонировалась за четыре дня); на
отдельных участках применялась двойная опалубка.

Цилиндрические шедовые оболочки параболического очертания,
ЧССР (рис. 4.5) [4.14]. Автор—К- Хрубан (Прага). Размеры оболочек:
L—12 -у 18 м, В —7,5 м, d—6 см.

Чтобы уменьшить строительный объем, оболочки выполнены очень
пологими, с минимальным наклоном касательной в ендове. Бетониро-
вались они без применения двойной опалубки, что упростило возведение
покрытия. Расход материалов на 1 м2 покрытия (без учета колонн и
фундаментов): бетона — 0,137 м3, стали (с пределом текучести
3800 кгс/см2) —7,63 кг.

Пологие круговые цилиндрические шедовые оболочки в Киле, ФРГ
(рис. 4.6) [4.15]. Автор—Г. Рюле (Дрезден). Размеры оболочек: L- =
= 11 и 16 м, В = 5,7 и 6,25 м, R = 12,5 м, d=6 см.

Чтобы уменьшить строительный объем, оболочки выполнены очень
пологими (Р:В = 2); бетонировать их можно без применения двойной
опалубки. Использованы готовые арматурные сетки и каркасы (для
бортовых элементов в ендовах ). Покрытие возведено с применением
передвижной опускной опалубки, которую перемещали вдоль пролета
с юга на север. Верхние края оболочек в течение короткого времени
после бетонирования оставались неподкрепленными, в связи с чем было
предусмотрено усиление их бортовыми балками. Принятая конструкция
обеспечила весьма рациональную технологию возведения оболочек.

Круговые цилиндрические шедовые оболочки в Менхенгладбахе,
ФРГ (рис. 4.7). Проектирование и строительство осуществлены фирмой
«Диккерхоф и Видман» (Мюнхен) в 1957—1960 гг. Размеры оболочек:
7. = 15 м, В «7,8 м, Р = 10 м, d=7 см. Площадь покрытия 11 000 м2

Относительно пологие оболочки (7?: В = 1,35) типа «Цейс-Дивидаг».
Сопряжение оболочек с корытообразными бортовыми элементами в
ендовах—под углом. Оригинально решено размещение подкрановых
путей на консольных приливах в нижней части ендовных бортовых
Рис. 4.4. Цилиндрические шедозые обо-
лочки в Амьене (Франция)

Рис. 4.5. Параболические цилиндриче-
ские шедовые оболочки (ЧССР)

элементов (по нескольку кранов грузоподъемностью 3 тс в каждом
шедовом пролете). Опоры оболочек приподняты; балки-диафрагмы рас-
полагаются над оболочками, поэтому высота помещения (в чистоте)
уменьшена с 5,9 до 4,87 м.
Рис, 4.6. Пологие круговые ци-
линдрические шедовые оболоч-
ки в Киле (ФРГ)

Рис. 4.7, Корпус с покрытием из ше-
довых оболочек в Менхенгладбахе
(ФРГ)

Рис. 4.8. Корпус с покрытием из шедовых
оболочек в Дургапуре (Индия)

Рис. 4.10. Корпус с покрытием из пре-
дварительно напряженных шедовых обо-
лочек в Остерхуте (Голландия)

Рис. 4.9. Предварительно напряженные
шедовые оболочки в Мергельштеттене
(ФРГ)

1 — коробчатая балка-диафрагма; ’ — нага-
женная арматура в оболочке; 3 — напряжен-
ная арматура в ендове (сечение)
Заслуживает внимания поточная организация работ по возведению
здания. Конструкции технического подвала и производственного поме-
щения бетонировались последовательно, отдельными секциями между
деформационными швами. Работы на каждой секции (производились
при одном положении башенного крана (при вылете стрелы 30 м) с
последующей его перестановкой. Как обычно, фронт работ перемещался
с севера на юг; при этом последовательно выполнялось устройство
фундаментов, пола, перекрытия подвала и, наконец, конструкций про-
изводственного помещения. Для бетонирования оболочек было исполь-
зовано три комплекта опалубки с опорами посредине пролета. К концу
работ каждую секцию покрытия (длиной 30 м) удавалось бетонировать
всего за восемь дней.

Шедовые оболочки в Дургапуре, Индия (рис. 4.8). Автор—Банерд-
жи (Калькутта). Размеры оболочек: L=~5 м, d=6,5 см, размер здания
55X42,65 м.

Оболочки образуют единую несущую систему с двухцролетными
рамами (пролетом 21,32 м); эта система представляет собой интерес-
ное в конструктивном и архитектурном отношении развитие традицион-
ной схемы шедового покрытия с фермами-диафрагмами. Конструкция
выполнена в монолитном железобетоне с обычной опалубкой.

Пролеты шедовых оболочек (главным образом цилиндрических)
могут быть существенно увеличены при использовании предварительно-
го напряжения арматуры, как это видно из приведенных ниже примеров.

Шедовые оболочки в Мэрси, Англия. Автор—Блумфилд (Лондон).
Размеры оболочек: L — 3Q м, В«7,5 м, /?=6,1 м, сГ=9 см.

Это одно из первых шедовых покрытий, выполненных с предвари-
тельным напряжением арматуры, необходимым при перекрытии боль-
шого пролета. Оболочки имеют малую кривизну, что создает известные
преимущества в отношении статики; однако при этом уменьшается вы-
сота остекления и снижается освещенность помещения. Конструкция
оболочек допускает подвеску к ним подкрановых путей. Оболочки вы-
полнены обычными методами; при бетонировании участков с крутым ук-
лоном (у ендов) была применена двойная опалубка.

Предварительно напряженные шедовые оболочки в Мергельштет-
тене, ФРГ (рис. 4.9). Автор — Ф. Леонгардт (Штутгарт). Размеры обо-
лочек: А=21 м, Вл>6 m, d=7 см.

Конструкция, состоящая из предварительно напряженных балок ко-
робчатого сечения (высотой 3,8 м и шириной 3,5 м) и примыкающих к
ним с двух сторон шедовых оболочек, позволила перекрыть помещение
размером 48,8X96,8 м с малым числом внутренних опор. Предварительно
напряженная арматура оболочек размещена главным образом в ендов-
ных бортовых элементах и частично — в самих оболочках в виде пучков
параболического очертания. Свободные верхние края оболочек армиро-
ваны криволинейными напряженными пучками. Метод возведения обо-
лочек обычный.

Предварительно напряженные шедовые оболочки в Остерхуте, Гол-
ландия (рис. 4.10) [4.16]. Автор — А. Хаас (Дельфт). Размеры оболо-
130
чек: L = 2\40 м, В~10,5 м, R = 8,8 м, d=7 см; размер покрытия
80X264 м.

Это одно из первых большепролетных покрытий из неразрезных
шедовых оболочек с предварительным 'напряжением арматуры. В про-
цессе разработки конструкции были проведены детальные последования
на моделях для изучения влияния предварительного напряжения на
устойчивость шедовых оболочек; найдено, что коэффициент запаса
устойчивости составляет около 3,5. Покрытие возведено обычными мето-
дами. в деревянной опалубке. Опыт создания этой конструкции имел
принципиальное значение для развития предварительно напряженных
шедовых оболочек.

Большепролетные шедовые оболочки в Регенсбурге, ФРГ (рис. 4.11).
Конструкция разработана и сооружена фирмой «Диккерхоф и Видман»
(Мюнхен) в 1959—1960 гг. Размеры оболочек: В=40 м, В «9,5 м,
R — 9m, d=8 см.

Оболочки и V-образные бортовые балки в ендовах армированы пред-
варительно напряженными элементами типа «Дивидаг» из стали St
80/105, диаметром 26 и 48,6 мм. Ендовные бортовые элементы у торцов
здания имеют опоры в пролете и выполнены с обычной арматурой. 15
оболочек забетонированы с использованием четырех комплектов опалуб-
ки при трех-четырехкратной оборачиваемости. Возведение основного
корпуса осуществлено в едином потоке с сооружением пристроек; общая
площадь здания 6300 м2.

Б. СБОРНЫЕ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ШЕДОВЫЕ ОБОЛОЧКИ

Интенсивное развитие сборных конструкций, естественно, распрост-
ранилось и на шедовые оболочки; здесь проявляются те же основные
тенденции, что и для цилиндрических и волнистых оболочек. Некоторые
из многочисленных примеров сборных шедовых оболочек приве-
дены ниже.

Сборно-монолитное шедовое покрытие в Вюрцбурге, ФРГ
(рис.4.12) [4.17]. Конструкция разработана и сооружена фирмой «Си-
менс-Бауунион» (Мюнхен) в 1956 г. Авторы —Э. Шор,ш и Э. Балыкхай-
мер. Размеры оболочек: L= 18 м, d= 10,7 см.

Покрытие состоит из раздельно работающих монолитных балок
(в ендовах) и сборных криволинейных плит-оболочек. Такое решение
принято из условия сжатых сроков строительства и в связи с этим,
ограниченного применения опалубки и лесов. Балки — сильно армиро-

4 I II П

10500 i 10500 i/Qx/JgQg 10500 ' 10500

llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

Рис. 4.11. Большепролетные шедовые обо- ______________

лочки с Регенсбурге (ФРГ) 1_________ооооо..
ванные, арматура — обычная, периодического профиля, со сварными
стыками внахлестку. Стыки сборных плит — с выпусками арматуры,
частично на сварке. Плиты изготовлены методом вакуум-формования.
Балки бетонированы с применением инвентарной опалубки типа «Хико».

В различных странах сооружено много шедовых покрытий анало-
гичного типа; при этом оболочки и балки работают либо раздельно, ли-
бо как единая пространственная система. Для дальнейшего развития
конструкций наиболее характерно сочетание сборных элементов и пред-
варительного напряжения арматуры. Появились конструкции, суще-
ственно отличающиеся по своей схеме от традиционных монолитных ше-
довых оболочек.

Сборные предварительно напряженные шедовые оболочки, Румыния
(рис. 4.13). Конструкция разработана Центральным институтом типовых
проектов (Бухарест); авторы — М. Михайлеску, Р. Т. Кретою, М. Лупу.

Оболочки различных пролетов выполняются из стандартных сбор-
ных элементов весом не более 4 т, ршосчитэнных н-а возможные мапрузки
-при транспортировании и легко1 монтируемых; их конструкция при-
способлена к функциональным требованиям.Основные элементы покры-
тия— пустотелые блоки балок-ендов (длиной 3 м) и криволинейные пли-
ты-оболочки. Балки-ендовы из сборных блоков выполняются с
натяжением арматуры.

В Румынии разработана также известная конструкция S-образных
шедовых оболочек. Благодаря относительно небольшой кривизне и прос-
тоте армирования ендов эти оболочки обладают преимуществами в от-
ношении конструктивной схемы и технологии изготовления. Они очень
выразительны в интерьере (рис. 4.14).

Сборное предварительно напряженное шедовое покрытие, Англия
(рис. 4.15). Пролет криволинейных балок-диафрагм (коробчатого сече-
ния)— 31,7 м-, размеры оболочек: L — 7,87 м, 8 = 4,2 м, d=Q см.

Балки-диафрагмы собираются из парных корытообразных элемен-
тов с последующим натяжением арматуры. Сборные оболочки целиком
устанавливаются между диафрагмами. Монтаж покрытия выполнен с
использованием подмостей, которые убирали после натяжения армату-
ры балок-диафрагм.

Сборное предварительно напряженное шедовое покрытие в Ванге-
не, Швейцария (рис. 4.16) [4.18]. Автор — Г. Хосдорф (Базель). Разме-
ры оболочек: L=-25,2 м, 8=8,4 м, d=4,5 см. Площадь покрытия
13 500 м2.

Применение сборных элементов продиктовано необходимостью воз-
ведения здания больших размеров в весьма сжатые сроки. Каждая ци-
линдрическая шедовая оболочка выполнена из 18 элементов шириной
1,4 м (из условия минимальной массы), собираемых на подмостях с на-
тяжением арматуры. Для удобства транспортирования и устойчивости
оболочки сборные элементы изготовлены с ребрами по контуру. Напря-
женные арматурные пучки в трубах пропущены поверх плиты оболочки
и защищены от коррозии двухслойным битумным покрытием. Сборные
элементы изготовлены на заводе, на бетонных матрицах. Монтаж вы-
Рис. 4.12. Сборно-монолит-
ные шедовые оболочки в
Вюрцбурге (ФРГ)
а — разрез; б — стык панелей
оболочки; 1 — выпуск армату-
ры плиты; 2—стыковые на-
кладки

Рис. 4.13. Сборные предварительно напряженные шедовые оболочки (Румыния)
а —разрезы; б —сборные элементы ендовы: в—панель оболочки; г — сборная стойка

полнен с использованием трех комплектов подмостей, каждый — из шее-
ти передвижных секций; одну оболочку монтировали за день.

Сборное предварительно напряженное шедовое покрытие в Жешу-
ве, Польша (рис. 4.17). Автор — 3. А. Зелиньский (Варшава), 1960 г.
Длина оболочек L=31,5 м.
Рис. 4.14. Покры-
тие из S-образных
шедовых оболочек
в Бухаресте (Ру-
мыния)

Рис. 4.15. Сбор-
ные предваритель-
но напряженные
шедовые оболочки
(Англия)
1 — балки-диафраг-
мы; 2 — оболочки;
3 — стыки сборных
элементов диафрагм;
4 — колонны; 5—вен-
тиляционный канал;
6 — корытный сбор-
ный элемент диаф-
рагмы; 7 — сборный
элемент оболочки;
8 — напряженная ар-
матура диафрагмы;
9 — ендовная балка
Сборные элементы оболочек с ребрами по контуру стянуты откры-
тыми арматурными пучками. Оригинальна вогнутая форма профиля
оболочек. Оболочки опираются на предварительно напряженные балки-
диафрагмы из треугольных сборных элементов, с решетчатыми связями
по верхнему пояоу. Сборные элементы смонтированы на подмостях, пос-
ле чего были натянуты арматурные пучки.

Сборное предварительно напряженное шедовое покрытие в Дрезде-
не, ГДР (рис. 4.18) [4.19]. Авторы —инж. Г. Рюле, арх. Ф. Шааршмидт
(Дрезден). Размеры оболочек: 1 = 18 м, 7? = 3,37 м, d=l см-, балки-диа-
фрагмы коробчатого сечения длиной 24 м.

Конструкции покрытия выполнены полностью из сборных элементов
при оптимально ограниченном числе их типоразмеров. Балки-диафрагмы
армированы прямолинейными .напряженными пучками. В отличие от
обычных шедовых покрытий здесь применены волнистые оболочки S-об-
разного профиля, что обеспечило простоту их изготовления и монтажа.
Ендовы выполняются каждая из трех сборных лотковых элементов, с
напряженным армированием пучками SG 25. Каждая оболочка собрана
из шести элементов, ширина швов между которыми 15—20 мм. Выпуски
арматуры бортовых элементов оболочек приварены к закладным плас-
тинам балок-Диафрагм. Ендовы пропущены насквозь под диафрагмами
и подвешены к ним при помощи хомутов из полосовой стали. Все сбор-
ные элементы изготовлены на строительной площадке. Вначале выпол-
нены укрупнительная сборка балок-диафрагм и ендов (на земле) и их
подъем в проектное положение, затем — монтаж самих оболочек и тор-
кретирование швов.

Сборное предварительно напряженное шедовое покрытие во Франк-
фурте-на-Майне, ФРГ (рис. 4.19) [4.20]. Проект выполнен фирмой
«Хольцман» (Франкфурт), автор — В. Манн. Размеры оболочек:
£=20 м, R=l м, В = 2,92 м, балки-диафрагмы длиной 36 м.

Основную несущую конструкцию покрытия образуют 47 балок из
бетона марки 600 сечением 1,3X2,6 м- каждая балка — из трех сбор-
ных элементов; на них опираются 462 оболочки. Оригинальная форма
сечения оболочек обусловлена требованиями статики. Оболочки из бето-
на марки 600 изготовляли целиком, с натяжением арматуры на стендах.
Интересно конструктивное решение ендов. При монтаже покрытия вна-
чале производится сборка балок (массой 100 т каждая) на временных
подмостях, замоноличивание швов и натяжение арматуры, затем — ус-
тановка оболочек (массой 20 т каждая). Оболочки монтируют с заранее
выполненной (на заводе) конструкцией кровли. Оболочки опираются на
консольные выступы балок-диафрапм через неопреновые прокладки.

Эти примеры свидетельствуют о том, что рациональное применение
сборных элементов в сочетании с предварительным напряжением позво-
ляет возводить шедовые покрытия при '.малом расходе материалов и не-
высокой стоимости в сравнительно короткие сроки.

До сих пор речь шла об индивидуальных конструкциях; правда, в
них уже видно стремление применить серийно изготовляемые элементы,
хотя и в рамках одного объекта. В этом отношении описанные конструк-
Рис. 4.16. Шедовая оболочка
из сборных элементов с после-
дующим напряжением арма-
туры в Вангене (Швейцария)

Рис. 4.18. Сборное шедовое покрытие в Дрездене
(ГДР)

/ — сборные плиты из ячеистого бетона толщиной 100 мм (укладываются по ребрам); 2 —теплоизо-
ляция из стекловаты толщиной 80 мм; 3 — сборный элемент оболочки; 4 — напряженная арматура;

5 — набетонка
у ? ,4

* * I t ' (

T?F i ’ ПК.

Рис. 4.19. Сборное шедовое по-
крытие во Франкфурте-на-Майне.
(ФРГ)

а — поперечный разрез: 1 — вентиляци-
онный канал; 2 — остекление; 3 — сбор'
ные балки-оболочки; 4— балка-диаф-
рагма; 5 — подкрановые пути; 6 — мо-
нолитные железобетонные колонны;
б — продольный разрез: 1 — стена из
сборных железобетонных панелей; 2 —
теплоизоляция; 3 — балки-диафрагмы;
4 —водосток; 5 — опорная прокладка из
армированного неопренового каучука;
6 — колонна; 7—балка-оболочка; 8 —
распорка; в —сечение балки-оболочкн;

торцевое ребро; 2 — технологиче-
ские проводки; 3 — водостоки

дни являются оптимальными. Однако в последнее время все заметнее
тенденция к использованию крупносерийных сборных элементов.

Шедовые покрытия из сборных оболочек типа «гипар», ФРГ
(рис. 4.20). Проект разработан фирмой «Норико» (Эссен). Размеры
оболочек: £МЭКс=20 м, м, d=&-^ 9 см. Технико-экономическая

эффективность проекта 'подтверждена сравнением с различными приме-
няемыми конструкциями шедовых покрытий. Конструктивное решение
основано на истюльзовании сборных элементов, (выпускаемых крупными
сериями и применяемых в различных вариантах. Использование в ше-
довых покрытиях сборных лотковых 'балок-оболочек в форме гиперболи-
ческих параболоидов позволяет сократить до минимума конструктивную
высоту и строительный объем зданий; благодаря принятой форме обо-
лочек обеспечивается простота водоотвода с покрытия. Размеры здания
и шаг несущих конструкций можно менять в широких пределах. Кон-
струкция шедов обеспечивает интенсивную равномерную освещенность
(450—550 лк, до 28% площади освещается прямым светом через прое-
мы покрытия) и хорошую акустику помещений (очень малое время ре-
верберации). Конструкция весьма экономична; расчеты показали, что
увеличение шага несущих конструкций практически не вызывает удоро-
жания строительства. Изготовление и монтаж оболочек—см. п. 4 главы 1.

Шедовое покрытие из предварительно напряженных трапециевид-
ных складок в Сесто-Фьорентино, Италия (рис. 4.21). Автор — Т. Конч
Рис. 4.20, Шедовое покрытие из балок-оболочек типа «пшар» (ФРГ)

(Цюрих), Размеры складок: L — до 20 м, В = 2,53 м. Складки трапецие-
видного профиля (полками вверх) повернуты около .своей продольной
оси на угол 15°, так что :между смежными складками образуются прое-
мы, заполняемые остеклением. Поскольку при таком повороте момент
инерции сечения в вертикальной плоскости уменьшается незначительно,
складки .можно применять в шедовых покрытиях с теми же .пролетами,
что и При обычной рядовой укладке. Изготовление складок — см. п. 2
главы 2.

Шедовое покрытие в Меглингене, ФРГ (рис. 4.22). Авторы—Л. Рос-
тан (Фридрпхсгафен), Т. Кенг (Цюрих). Размеры и конструкция по-
крытия аналогичны предыдущему, но здесь использованы складки не-
симметричного сечения (с одной укороченной наклонной гранью).

Четыре последних примера иллюстрируют принципиально новую
конструктивную схему «плоского» (Шедового покрытия, которая характе-
ризуется применением серийно изготовляемых сборных элементов, ва-
риабельностью, простотой монтажа и функциональными достоинствами:
при ее использовании снижается конструктивная высота и уменьшается
избыточный объем помещения три сохранении или даже увеличении ос-
вещенности по сравнению с традиционными схемами.
Рис. 4.21. Шедо-
вое покрытие из
балок-складок тра-
пециевидного се-
чения, поверну-
тых относительно
продольной оси

Рис. 4.22. Шедовое покрытие из балок-акладок
ной наклонной стенкой в Меглингене (ФРГ)

трапециевидного сечения с укорочен-
В. КОМБИНИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ СТАЛИ И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

По-видимому, следовало бы уделять больше внимания комбиниро-
ванным конструкциям шедовых покрытий. В последние годы создано не-
сколько конструкций этого типа, отличающихся экономичностью, легко-
стью и быстротой возведения. Весьма целесообразным может оказаться
применение в таких покрытиях легких крупногабаритных элементов ти-
па оболочек.

Шедовое покрытие со стальным каркасом и волнистыми балками-
оболочками в Шнееберге, ГДР (рис. 4.23). Конструкция разработана
проектным отделом Института электромашиностроения (Дрезден).
Размер секций покрытия (сетка колонн) 12X18 м. Волнистые балки-
оболочки уложены по легким стальным фермам и частично используют-
ся как связи. Весьма экономичная конструкция. Монтаж выполнен
обычными методами. Продольные швы между балками-оболочками не
замоноличены.

Г. ШЕДОВЫЕ ПОКРЫТИЯ новых конструктивных ФОРМ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕГКИХ МАТЕРИАЛОВ

Опыт строительства шедовых покрытий показьввает, что в них мо-
гут быть использованы такие конструктивные формы, как гиперболичес-
кие параболоиды, коноидальные, тороидальные и другие оболочки либо
складки двоякой кривизны. Все возрастающее применение в строитель-

Рис. 4.23. Шедовое покрытие из волнистых балок-оболочек, уложенных по стальным
фермам, в Шнееберге (ГДР)
стве легких материалов — легких бетонов, алюминия, .пластмасс — не-
сомненно должно привести к появлению новых 'конструктивных решений
шедовых покрытий.

Покрытие рынка в Плимуте, Англия (рис. 4.24). Автор — А. Ф. Мэй-
сон. В этой конструкции оболочки не являются основными несущими
элементами покрытия. Оболочки — коноидалыного типа, с волнистым
профилем переменной высоты. В связи со сложными грунтовыми усло-
виями, относительно большими пролетами и недостаточной четкостью
статической схемы покрытия в качестве бортовых диафрагм (под ендо-
вами) использованы рамы с затяжками в уровне земли. Затяжки вы-
полнены с напряженной арматурой (типа Фрейсинэ), чтобы исключить
влияния усадки и ползучести бетона, а также осадки грунта. Оболочки
возведены с применением передвижных подмостей из стальных труб.

Складчатое шедовое покрытие в Буэнос-Айресе, Аргентина
(рис. 4.25) [4.21]. Автор — К. Лаухнер (Буэнос-Айрес). Размер покры-
тия 48ХЮ0 м\ толщина складок d=i см. Покрытие из двухпролетных
криволинейных складок с затяжками, без ендовых 'бортовых элементов.
Затяжки имеют диаметр 83 мм и рассчитаны на усилие 60 тс; они ис-
пользуются и для подвески легких кранов. Такое конструктивное реше-
ние дало значительную экономию материалов. Складки бетонировались
на передвижной опалубке, выполненной из двух секций, чтобы затяжки
не мешали ее передвигать.

Шедовое покрытие из предварительно напряженных складок в Вей-
нингене, Швейцария (рис. 4.26). Авторы — П.Суттэ и В. Шальхер (Цю-
рих). Размеры складок: Т = 36 м, /3 = 3,5 м, d=10 см. Детальные иссле-
дования показали, что складчатые конструкции шедовых покрытий
имеют преимущество перед традиционными в отношении не только осве-
щенности, но и сокращения избыточного объема помещений. В связи с
этим была принята конструкция из монолитных предварительно напря-
женных складок с ленточными светопроемамн в гранях, ориентирован-
ных на север. Складки возведены обычными 'методами с применением
п ер ест авно'й оп а лубки.

Покрытие здания типографии английского банка в Дебдене, Англия
(рис. 4.27). Проект выполнен фирмой «Уве Аруп» (Лондон). Главный
корпус типографии длиной 243 м разделен арками-диафрагмами на
22 секции, которые перекрыты шедовыми оболочками пролетам около
11 м. Арки собраны из элементов массой 5 т, стянутых напряженной ар-
матурой. Перекрытие корпуса печатных машин имеет консольные балки-
диафрагмы, выполненные в монолитном железобетоне. Между ними ус-
тановлены сборные шедовые оболочки длиной 7,25 м, весом 5 т. После
установки оболочек натягивали арматурные пучки балок-диафрагм.
Монтировали сборно-монолитное покрытие при помощи передвижной
опалубки и подмостей.

Шедовое покрытие из лотковых сводов-оболочек, ПНР (рис. 4.28).
Авторы — И. Драгула, С. Сикорский, В. Залевский (Варшава). Разме-
ры оболочек: 12X12, 12X1’5, 12X18 и 15X15 м. Толщина оболочек 5—
6 см (у краев 10 см). Покрытие каждой секции образовано двумя пере-
секающимися параболическими оболочками и наклонной плоской пли-
Рис. 4.25. Склад-
чатое шедовое по-
крытие в Буэнос-
Айресе (Аргенти-
на)

Рис. 4.26. Предва-
рительно напря-
женное складча-
тое шедовое по-
крытие в Вейнин-
1гене (Швейца-
рия)

той. Стрела подъема передней оболочки ^='/4, L = 3 м, задней оболоч-
ки— f=3,7 м. Торцевые края оболочек образованы арками и балками-
затяжками. Конструкцию характеризует весьма малый расход материа-
лов (без учета фундаментов): бетона 0,11 м?/м2, стали 11,5 кг!м2. Обо-
лочки выполняются в монолитном железобетоне, на переставной
опалубке. Армирование и бетонирование балок-затяжек и плоских 'участ-
ков выполняют после перемещения опалубки в смежный пролет.
Рпс. 4.27. Сборно-монолитные шедовые покрытия типографии в Дебдене (Англия)
а — покрытие главного корпуса; б—покрытие корпуса печатных машин; 1 — предварительно на-
пряженная арматура

2060

Рис. 4.28. Шедовое покрытие из лотковых сводов-оболочек (Польша)
2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Рекомендации по расчету ‘Круговых (цилиндрических шедовых обо-
лочек приведены в табл. 4.5. Характер распределения усилий в таких
оболочках показан на рис. 4.29 и 4.30.

При выборе формы сечения оболочки следует обеспечивать доста-
точную жесткость епдовной балки с тем, чтобы действующая на нее на-
грузка не вызывала дополнительных усилий в оболочке. Точный расчет
цилиндрической шедовой оболочки осложняется несимметричной фор-
мой ее сечения, что требует составления восьми граничных условий, час-
то довольно сложных. Во многих случаях приемлемую точность дает
приближенный расчет оболочки по симметричной схеме. Упрощение рас-
чета возможно также в случае, если ендовная балка перпендикулярна
хорде оболочки (см. [1.23], S. 73). Нагрузку, действующую в плоскости
остекленения, обычно распределяют между свободным краем оболочки

Рис. 4.29. Нормальные уси-
лия в цилиндрической ше-
довой оболочке

--------- из расчета по точной
теории: -из расчета по

методу сдвигающих усилий

Рис. 4.30. Усилия и момен-^-
ты в цилиндрической шедо-
вой оболочке в зависимости
от пролета (по Рабиху)
Таблица 4.5

Рекомендации по расчету круговых цилиндрических шедовых оболочек

Область расчета Рекомендуемые методы Источник
1. Предварительный расчет усилий: Балочная аналогия; определе- ние внутренних усилий методами элементарной статики без учета кольцевых изгибающих моментов
длинные оболоч- лочки (В < L) — точное решение [4.22]
оболочки средней длины (LJB < 2) — первое приближе- ние 2. Уточненный рас- чет усилий: Метод сдвигающих усилий (за- мена оболочки шарнирной склад- кой) [4.23]
балки-оболочки (ВС <В) Балочная аналогия [4.22], [4.23]
оболочки при B<L; 5/Л=1—1,5 (S—дли- на дуги оболочки) Расчет как для обычных кру- говых цилиндрических оболо- чек, с использованием таблиц краевых моментов и т. п. [4.24] — [4.28]
оболочки большого подъ- ема с горизонтальной касательной к свобод- ному краю (ф = 0) Расчет в полиномах, при пре- небрежении наклоном остекления и идеализации еидовных балок [4.29]
3. Расчет пологих ше- довых оболочек (при B<L, S/R&2) Расчет по точной теории, с возможно более точным опреде- лением поперечных изгибающих моментов Л-1ф (по таблицам кра- евых моментов). Особенно важен учет пластических деформаций вследствие усадки и ползучести 'бетона [4.15]
4. Проверка устойчи- вости (ограничение про- летов) Таблицы критических нагрузок по Флюгге [4.24], [4.25]
5. Расчет неразрез- ных оболочек Приближенный метод (введе- ние поправочных коэффициен- тов к усилиям, определенным для однопролетной оболочки) [4.30], [4.31]
6. Расчет предвари- тельно напряженных оболочек На усилия от предварительно- го напряжения оболочку целе- сообразно рассчитывать по ме- тоду заменяющей складки. Ко- эффициент запаса для напряжен- ной арматуры принимается рав- ным 1,75; допустимо рассчиты- вать оболочку совместно с ендо- вным бортовым элементом как балку [4.27], [4.32], [4.33]
Продолжение табл. 4.5

Область расчета Рекомендуемые методы Источник
7. Расчет диафрагм Диафрагмы, поспр'И- нимающие поперечные сдвигающие усилия от оболочки, выполняют в виде балок-стенок, же- стких криволинейных ребер или рам Усилия в диафрагмах опре- деляют методами статики стерж- невых систем (в т. ч. распреде- ления моментов по Кроссу и т. п.). Расчет существенно уп- рощается при использовании сим- метричной статической схемы. Упругие постоянные определя- ются на основе стоечной анало- гии. Методика может быть ис- пользована для расчета балок- диафрагм с переменным момен- том инерции сечения [4.23]

и ендовной балкой. Усилия в крайних оболочках покрытия можно при-
нимать такими же, как и в средних.

Конструкцию остекления в расчете оболочек не учитывают; если
же эта конструкция является несущей (в виде фермы или балки Вирен-
деля), то ее рассчитывают итерационными методами.

Для оболочек больших пролетов (более 25 м) и для очень пологих
оболочек целесообразно применять предварительное напряжение. Оно
благоприятно влияет на распределение нормальных усилий и попереч-
ных изгибающих моментов, повышает жесткость и устойчивость оболоч-
ки. Предварительному напряжению подвергается арматура видовых
балок и арматура оболочки, располагаемая по траекториям главных
растягивающих усилий. Эту арматуру следует размещать так, чтобы
усилия предварительного напряжения действовали в главных плоскос-
тях инерции сечения оболочки.

В случаях значительной сложности расчета и недостаточной надеж-
ности его результатов обязательна проверка конструкции на моделях.

Указания по расчету шедовых оболочек других форм (складок, ко-
ноидов, гиперболических параболоидов) приведены в соответствующих
главах.

3. АРМИРОВАНИЕ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Ос новные положения по конструированию арматуры см. в п. 4
гл. I.

Армирование оболочек. На рис. 4.31 показаны типичные траектории
главных нормальных усилий в шедовой оболочке. Растягивающие на-
пряжения, вызванные этими усилиями, а также поперечными изгибаю-
щими моментами Mv и краевыми моментами Мх (в зонах примыкания
оболочки к бортовым элементам), должны быть восприняты косой или
ортогональной арматурой в виде сеток. Арматурные сетки—нижнюю
(по всей оболочке) и верхнюю (в краевых зонах) —целесообразно вы-
полнять сварными, как и для всех цилиндрических оболочек. По расчету
146
Рис. 4.31. Траектории главных нормаль-
ных усилий в неразрезной цилиндриче-
ской шедовой оболочке (по Хрубану)

— растяжение; — —--------сжатие

Рис. 4.33. Примерная схема
армирования торцевого эле-
мента сборной шедовой
оболочки

/ — диафрагма; 2— ендова; 3—
верхний край; 4 — выпуски ар-
матуры под сварку встык; 5 —
двойная арматурная сетка; 6 —
дополнительная косая армату-
ра 12012 St А-Ш, шаг 240 мм

Рис, 4.32. Примерная схема армирования круговой
цилиндрической шедовой оболочки

I — промежуточная диафрагма: 2 — торцевая диафрагма;
3 — верхний свободный край оболочки; 4 — зона армирова-
ния одной сеткой (внизу); 5 — то же, двумя сетками (внизу
и вверху); 6 — дополнительная арматура под опорой

может оказаться необходимой дополнительная арматура для восприя-
тия сдвигающих усилий, а также моментов (в неразрезных оболочках),
которую обычно размещают между нижней и верхней сетками. На рис.
4.32 показано армирование круговой цилиндрической шедовой оболочки,
сечение которой приведено на рис. 4.6.

В сборных оболочках особое внимание следует уделять надежной
анкеровке арматуры, воспринимающей сдвигающие усилия, в диафраг-
мах и ендовных бортовых элементах (рис. 4.33).

Армирование ендов и бортовых элементов. Ендовные балки армиру-
ются продольной арматурой (по расчету) и хомутами. Продольную ар-
матуру размещают в сечении по возможности в соответствии с эпюрой
напряжений. Предпочтительно применение стали периодического про-
филя с высоким пределом текучести; ib случае необходимости арматуру
сваривают встык по длине. Целесообразно армировать ендовы готовыми
каркасами. На рис. 4.34 показаны этапы разработки армирования ендо-
вы шедовой оболочки, включая расчет, эскизную проработку и оконча-
тельное рациональное решение арматурного каркаса с применением
сварных сеток и отдельных стержней.

Возможны и другие варианты конструкции, однако принципиаль-
но армирование ендов решается всегда одинаково. Следует только стре-
миться к тому, чтобы форма ендовы по возможности обеспечивала прос-
тоту ее изготовления, в том числе и устройство арматуры; особенно это
относится к сборным оболочкам. Указанное соображение послужило, в
частности, одной из предпосылок разработки шедовых оболочек S-об-
разного профиля в Румынии (рис. 4.35), а также нашло отражение и
в других позднейших конструкциях.

На рис. 4. 36 показана очень простая схема армирования цилиндри-
ческого элемента ендовы; аналогичные элементы могут быть применены
и для ендов замкнутого профиля.

Армирование диафрагм. Здесь следует руководствоваться общими
правилами армирования балок и рам. Особенно тщательно' необходимо
конструировать арматуру в виде сеток, которая должна воспринимать
сдвигающие усилия в местах примыкания оболочек к дифрапмам. При-
меры армирования типичных рамных диафрагм шедовых покрытий по-
казаны на рис. 4.37 и 4.38.

Предварительное напряжение. Шедовые покрытия в виде оболочек
различных форм или складок очень часто выполняют с предваритель-
ным напряжением. Целесообразность использования его определяется
соображениями, изложенными в п. 4 гл. 1.

При конструировании предварительно напряженной арматуры ше-
довых оболочек с круговым или S-образным профилем сечения следует
руководствоваться темп же принципами, что и для цилиндрических и
волнистых оболочек. Напряженную арматуру посредине пролета шедо-
вой оболочки размещают в ендове и у 'свободного! края оболочки; ближе
к опорам чисть этот! арматуры 'отводят в 'оболочку в соответствии с тра-
екториями главных растягивающих усилий. При правильном выборе
очертания напряженных арматурных пучков несущая способность пред-
варительно напряженной оболочки может быть доведена до трехкрат-
ной по сравнению с обычной оболочкой, поскольку усилия от предвари-
тельного напряжения уменьшают поперечные изгибающие моменты МР
и напряженное состояние оболочки приближается к безмоментному.
Примером такого решения может служить оболочка, показанная на
рис. 4.16, где благодаря наличию швов между сборными элементами
траектории главных усилий почти не изменяются при любых сочетаниях
нагрузок.

На рис. 4.39 и 4.40 показаны типичные схемы напряженного арми-
рования круговых цилиндрических шедовых оболочек; в принципе они не
отличаются между собой. Заслуживает внимания схема армирования
первых большепролетных шедовых оболочек в Остерхуте, выполненных
по проекту А. Хааса (рис. 4.41). Применение этой схемы весьма целе-
сообразно при многопролетных неразрезных ендовах.

В сборных шедовых оболочках часто оказывается эффективным,
из условий статики и изготовления конструкции, применение прямоли-
нейных напряженных пучков, размещаемых только в ендовах, а иногда
и у свободного края оболочки (см. рис. 4. 18). При расширении сущест-
вующих шедовых покрытий или при возведении их в две очереди, даже
если это связано с некоторым увеличением существующих пролетов
оболочек, полезно применять системы напряженного армирования, поз-
воляющие наращивать арматурные пучки при помощи винтовых муфт
148

Рис. 4.34. Армирование ендовы кру-
говой цилиндрической шедовой обо-
лочки

а — расчетная схема; б —эскиз; в —рабо-
чая'схема; / — эпюра напряжений; 2—
зона утолщения оболочки (с 60 до 80 мм)',
3 —схема продольной рабочей арматуры
ендовы; 4 — сборные импосты остекления;
6 — арматурная сетка; 6—8 — поперечная
арматура ендовы

5026 5026

Рис. 4.35. Сечения шедовых оболочек

а круговая цилиндрическая оболочка; б — оболочка S -образного сечения
Рис. 4.36. Армирование лоткового сбоп-
ного элемента ендовы шедовой оболочки

Рис. 4.37. Армирование рамной диаф-
рагмы шедового покрытия

2Ф22(ЗФ22\

Рис. 4.38. Армирование рамной диафрагмы шедового покрытия у деформационного шва
(по Хану)

Рис. 4.39. Шедовая оболочка типа «Дивидаг»
а — сечение; б — схема напряженной арматуры;

/ — верхний край оболочки; 2— ендова
Рис. 4.40. Схема расположения напряженной арматуры шедовой оболочки (по Блум-
филду)

Рис. 4.41. Схема напряженной арматуры нераз-
резной шедовой оболочки в Остерхуте
1—й пучков 1205; 2—15 пучков 1205: 3—13 пучков
1205

ШМ!
Рис. 4.42. Использование
предварительного напря-
жения арматуры при
расширении существую-
щего шедового покрытия
(по Арнольду)
а —план; б — армирование
стенки ендовы; в “-сечение
ендовы; г — армирование
нижнего пояса ендовы; 1 —
верхний край оболочки; 2 —
ендова; 3—зона расширения
оболочки; 4—6026 St 80/105;
5 — соединение на винтовых
муфтах (длиной 200 мм) с
существующей арматурой;
6 — нижняя полка еидовы;

7 —набетонка по уклону

Рис. 4.43. Анкеровка
прямолинейных напря-
женных арматурных пуч-
ков ендовы шедовой обо-
лочки
(способ «Дивидаг»), Пример армирования оболочки, пролет которой
был увеличен с 16,05 до 26,22 м, показан на рис. 4.42.

Существенное значение имеет надежная анкеровка напряженной ар-
матуры. Обычно в местах размещения натяжных устройств толщину
оболочки увеличивают уступом либо плавно (рис. 4.43). В HeipaspesiHbix
оболочках напряженную арматуру соединяют над промежуточными
диафрагмами внахлестку, как это делается в резервуарах (<рис. 4.44).

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

Ендовы. Из приведенных примеров видно, что конструктивные фор-
мы ендов могут быть самыми разнообразными; определяются они в
значительной степени функциональными требованиями либо архитек-
турным решением. Ендовы могут иметь либо открытое (корытное), либо
замкнутое (коробчатое) сечение. Иногда ендовы перекрывают сборны-
ми плитами с последующей набетонкой по уклону (рис. 4.45).
Особое внимание следует уделять конструированию ендов у торцов
здания; их либо используют в качестве элементов архитектурного реше-
ния фасадов, либо закрывают парапетными стенками.

Большие затруднения вызывает устройство в шедовых покрытиях
деформационных швов в направлении пролета оболочек, хотя этому
иногда и не придают должного значения. Дело в том, что выполнять
швы в самих оболочках трудно, если не невозможно; так же обстоит
дело и с ендовами. Поэтому часто приходится вообще отказываться от
устройства таких швов в расчете на достаточную податливость системы
покрытия в направлении поперек пролета. Интересное конструктивное
решение деформационного шва в ендове (при расширении шедового по-
крытия) предложено Арнольдом (рис. 4.46). Ендовая балка выполнена
составной; связями служат болты диаметром 20 мм, установленные с
шагом 2 м.

Часто бывает нужно подвешивать к шедовым покрытиям подкрано-
вые пути. При небольшой грузоподъемности кранов и при шедах в виде
(цилиндрических оболочек, складок и т. п. это не вызывает существен-
ных затруднений; в таких случаях подкрановые пути крепят на сталь-
ных подвесках (непосредственно к конструкциям покрытия. Фирма
«Диккерхоф и Видман» впервые применила для устройства подкрано-
вых путей ендовные балки специальной (конструкции, с консольными
приливами в нижней части (рис. 4.47). Это решение, выгодное с точки
зрения статической работы конструкции, целесообразно и для сборных
оболочек.

Конструкции светопроемов. Практика показывает, что их конструк-
тивные решения могут быть самыми разнообразными. В шедовых по-
крытиях из цилиндрических оболочек, складок и т. in. стальные конст-
рукции окон либо легкие бетонные импосты с оконными переплетами
устанавливают обычно после бетонирования или монтажа оболочек. В
некоторых случаях импосты светопроемов уже играют роль несущих
элементов конструкции. Например, при пологих цилиндрических оболоч-
Рис. 4.44. Анкеровка напряжен-
ных арматурных пучков шедовой
оболочки над промежуточной диа-
фрагмой (Остерхут)

Рис. 4.45. Ендова с замкнутым поперечным се-
чением (фирма «Диккерхоф и Видман»)

1 — теплоизоляция из пробковых ПЛИТ; 2 — торце-
вая перегородка (толщиной 400 мм); 3—набетонка
по уклону; 4 — заливка битумом; 5 — скос стенки
у опоры

Рис. 4.47. Крепление подкранового пути
к уширенному нижнему поясу ендовы
(фирма «Диккерхоф и Видман»)

1 — крепежные болты с прокладками и пру-
жинными шайбами; 2 — стальные закладные
детали (через 500 мм); 3— выравнивающий
слой раствора толщиной 12 мм

Рис. 4.46. Деформационный шов
в ендове (по Арнольду)

1 — пробковые плиты с битумной про-
питкой; 2—стяжной болт диаметром
20 мм; <3 —трубка диаметром 30 мм
(внутри)
ках, где возможны большие деформации или потеря устойчивости сво-
бодного верхнего края, его следует дополнительно подкрепить в про-
лете. Однако часто по условиям возведения покрытия (особенно если
оно ведется в направлении с юга на север) бывает необходимо остав-
лять верхние края оболочек свободными. В качестве временных креп-
лений или несущих элементов в шедовых покрытиях, в частности сбор-
ных, используют стальные безраскосные фермы (балки Виренделя).
Фермы с диагональной решеткой обычно не применяются, поскольку
они снижают освещенность, создают возможность скопления пыли и,
кроме того, ухудшают вид сооружения.
Глава 5.

КУПОЛА, ОБОЛОЧКИ ВРАЩЕНИЯ И ПЕРЕНОСА,
ПОЛОГИЕ ОБОЛОЧКИ НА ПЛОСКОМ КОНТУРЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Первые сферические железобетонные оболочки были
сооружены около 1910 г., причем 1радиус их кривизны составлял пример-
но половину пролета. По мере развития этих конструкций и, в первую
очередь, в связи с разработкой основ их расчета намечается тенденция
к уменьшению подъема оболочек и, таким образом, к сокращению из-
лишнего объема зданий (табл. 5.1).1

В конце 20-х годов появляются многогранные купола (с полигональ-
ным планом), образованные системой взаимно пересекающихся цилинд-
рических поверхностей; прообразом их были крестовые и сомкнутые
своды. Однако многогранные купола не получили тогда широкого рас-
пространения. Лишь спустя несколько десятилетий многогранные ку-
польные покрытия вновь овладевают умами архитекторов и конструк-
торов.

Развитие теории оболочек, целенаправленный выбор геометрических
форм, обеспечивающих выполнение условий равновесия, сравнительно
несложный расчет усилий и использование моделирования обусловили
интенсивное совершенствование статических и конструктивных принци-
пов проектирования купольных и других аналогичных покрытий. Сейчас
уже можно говорить о достижении подлинного единства и конструктив-
ного решения этих покрытий.

Многообразие форм покрытий в виде оболочек вращения вытекает
из запросов архитектуры. Разрабатываются геометрические формы в
виде пологих или подъемистых эллипсоидов и параболоидов вращения,
стрельчатых куполов, сферических оболочек; немаловажную роль при
выборе этих форм играет проблема сокращения излишнего объема зда-
ний. С другой стороны, такие формы оболочек возможны лишь при кру-
говом, полигональном или даже треугольном очертании плана здания,
что довольно редко встречается в практике проектирования. Неудиви-
тельно поэтому, что некоторые формы оболочек вращения не получили
широкого распространения в строительстве и использованы лишь ,в от-
дельных, хотя и весьма примечательных, сооружениях.

1 Крупнейший для своего времени гладкий сферический купол диаметром 55,5 м при толщине
8 см был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске по проекту П. Л. Па-
стернака. (Прим. ред.).
Т а б л и ц а 5.1

Развитие конструктивных форм куполов и выпуклых оболочек двоякой кривизны до 1960 г.

Схема конструкции Место и год постройки Размеры Характеристика конструкции Источник
<33 S Я ' я . Ч-Г ширина L2, м толщина d, см

А. Оболочки вращения на круговом плане

Алмазная Амстердаме дня), 1910 биржа в (Голлап- 2,82 5,64 6 Монолитный купол 15.1]
Церковь в (Голландия), Ниймегепе 1914 7,25 14,5 10 То же 15.1]
Почтамт в Кракове (Польша), 1922 8,5 17 10 » [5-2]
Копровый двор заво- да фирмы «Шотт» в Ие- не (Германия), 1923 28,3 40 6 Сетчатый полнением бетоном купол с за- монолитным [5.8]
Планетарий в Пене
(Германия), 1923

Лос-Анджелес (США),
1928

Планетарий в Москве
(СССР), 1929

Цех завода «Фиат» в
Риме (Италия), 1930
Я Я я Размеры Характеристика конструкции Источник
ширина L2, м толщина d, см
12,5 25 6 Сетчатый купол с за- полнением монолитным бетоном [5.8]
31,4 6,4 Монолитный купол [5.3]
14 28 6 То же [5.12]
— 25,5 8 [5.3]
Синагога в Вильмерс-
дорфе (Германия), 1930

Алжир (Алжир), 1931

Мюлуз (Франция),
1931

Рынок в Альсериасе
(Испания), 1934

Театр в Улан-Удэ
(СССР), 1935
Размеры Хар юсрисгика конструкции Источник
длина । Lt, м । 1 ширина L2 м толщина | ! d, см .
15,4 28,5 8 Монолитный купол [5.4]
— 30,6 5 То же [5.3]
21,6 6 » [5.3]
44,1 47,6 9 То же, на восьми опо- рах [5.13]
— 23,1 8 Монолитный купол [5-14]
Театр в Саратове
(СССР), 1936

США, 1938

Рынок в Оиди-Бель-

Аббесе (Алжир), 1955

Дворец спорта в Ри-
ме (Италия), 1956—1957
Размеры Характеристика конструкции Источник
и S . е; w EC-J я § ч 5 ®* 3»J ; толщина ' d, см
__ 30,4 12 Монолитный купол [5.14]
35,9 18 То же (двойная обо- лочка) [5.5]
20,8 42 4 (реб- Сборный купол [5.15]
ра— 27,5
см)
— 60 2,5 То же [5-9]
к. 303

Схема конструкции Место и год построй ки а S
1 «Арена» в Монреале 64,
г.. (Канада), 1958
> п
Цирк в Киеве (СССР),
1959

Донецк (СССР) —

Караганда (СССР) —

Продолжение табл. 5.1

Размеры i

ja аТ 1 I толщина 1 d, см Характеристика конструкции Источник
83,6 12,7 Монолитный купол [5.10]
42,3 24 (реб- ра) Сбориый купол из ребристых плит [5.16]
37,1 27 (реб- ра) То же —
32,6 30 (реб- ра) Сборный купол и; секторных нлит —
Схема конструкции Место и год постройки Размеры Характеристика конструкции Источник
та S Я Я - «"J та S « я =5 К м a-j та я Я « “•я

[ • Б. ◄ Купола в форме сомкнутых Выставочный павиль- он в Плоешти (Румы- ния) Рынок в Лейпциге (Германия), 1928—<1929 СВОДОВ на кру 40 75 говом 10—20 9 плане Монолитный купол То же
|ГТ!
/Г \ 1 1 17 i Jt i Рынок в Базеле (Швейцария), 1930 — 65 8,5 »

В. Пологие оболочки вращения н оболочки переноса с различным

очертанием плана

Цементный завод в длина L1} м шири- на L>2, М 5 Монолитная оболоч- [5.И]
12 26
Бечине (Венгрия), 1932 ка .переноса
Концертный зал в Ко- --- 11,9 То же —•
Iie11гагене (Дания), ок.
1935
Церковь в Цюрихе
(Швейцария), 1948

Подземный вокзал и
Стокгольме (Швеция),
1952

1955

Аудитория Массачу-
сеттского технологиче-

ского института (США),

Кидбрук (Аягглия), ок.
1955

София (Болгария), ок.
1955

СЗ
ш
P-! змеры

длина Lx. M ширина L> м толщина d, см Характеристики конструкции 1 1С1 О’! [[ 11 К

17 24 8 Моно ли гн а я оболочка на эллиптическом пла- не, с предварительно напряжении м он орн ы м КОЛЬЦОМ [5.17]
21 21 7 Чонолитиая оболоч- ка в форма эллипсоида вращения на ‘квадрат- ном плане [5.19]
R~ «34 м (ради- ус кри- визны) /„« «47 м (Рас- стоя- ние между опо- рами) 6,5— 8,5 Монолитная сфериче- ская оболочка па тре- угольном плане, на трех опорах [5.18]
22 35 7,5 Монолитная оболоч- ка —
21 29,5 6 Монолитная сфериче- ская оболочка па пря- моугольном плане [5.15]
Значительно 'более практичны и в меньшей степени связаны с чистс
архитектурными идеями такие формы покрытий, как пологие сфериче
ские оболочки, оболочки переноса п ненарушенные оболочки на квадрат-
ном или прямоугольном плане. Использование обусловленной функцио
нальными и строительно-технологическими требованиями квадратно!
или прямоугольной разбивочной сетки в сочетании со статически эффек
тивными формами оболочек, имеющих выпуклую поверхность двояко!
кривизны, позволяет создать экономичные конструкции пологих больше
пролетных покрытий.

Отсекая часть некоторой поверхности вращения одной вертикально!
плоскостью, мы получим так называемый апсидный купол; при четыре?
взаимно перпендикулярных секущих плоскостях получается сфериче
ский четырехугольник, или парусный свод. Особый класс пологих оболо
чек образуется поверхностями переноса, имеющими различные радиусь
кривизны в направлении двух взаимно перпендикулярных осей. Нако
нец, идеальными с точки зрения статики являются вспарушенные обо
лочки переменной кривизны, очерченные по поверхности мембрань
(мыльной пленки)*.

На рис. 5.1 дана примерная систематизация разнообразны:; фор>
двояковыпуклых оболочек в зависимости от конфигурации плана i
очертания срединной поверхности.

Возведение монолитных оболочек двоякой кривизны по сравнению
например, с цилиндрическими оболочками или складками более трудо
емко и дорого, так как их поверхность не содержит прямолинейны:
участков и в связи с этим значительно усложняется устройство опалуб
ки. Поэтому такие конструкции применяют в тех случаях, когда требо
вания архитектурной выразительности преобладают над экономически
ми—если только рассматриваемые формы оболочек не являютс:
единственно приемлемыми для перекрытия значительных пролетов, не
обходимых по функциональным требованиям.

Можно выделить два существенно различных направления в приме
нении двояковыпуклых оболочек—для индивидуальных и для массовы:
сооружений (табл. 5.2). Ниже эти тенденции развития рассматривают
ся -более детально и иллюстрируются примерами возведенных конструк
ций.

А. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Конструктивные формы типа 1 (см. рис. 5.1). При круговом оперта
нии плана с большим диаметром предпочтение отдается (особенно лл:
резервуаров) сферической оболочке, стрелу подъема которой принпма
ют минимально возможной из статических и конструктивных соображе
ний. Нередко применяют и пологие оболочки в форме эллипсоидов вра
щения. Подъемистые эллипсоидальные оболочки либо стрельчатые купо
ла применяют лишь при особых функциональных требованиях. Други,
показанные на рис. 5.1 варианты конструктивных форм используют;

* Поверхность мыльной пленки может считаться идеальной только при нагрузке равномерно
и направленной по нормали к оболочке (типа аэростатического давления), — При,м. ред.
Квадрат

Прямо-
угольник

Оболочка переноса

шенная

Многоволнобые
оболочки

Рис. 5.1. Геометрические формы оболочек двойной положительной кривизны

Оболочка переменной кривизны
с плоским контуром

Сферическая оболочка
(алс лсраОолсис, гипар и тп}
Таблица 5.2

Основные тенденции развития пространственных конструкций покрытий зданий

А. Общественные и промышленные здания индивидуального характера

Функцио-
нальные тре
бования

Индивидуальный характер соо-
ружения. Повышенные требования к
решению плана. Помещения боль-
шой площади с большими пролета-
ми. Выразительность внешнего об-
лика и интерьеров. Высокий уро-
вень комфорта (акустика, отопле-
ние, .вентиляция и т. д.). Краткие
сроки строительства. Невысокие эк-
сплуатационные расходы

Рост требований к функцио-
нальной эффективности и долго-
вечности конструкций. Сниже-
ние стоимости строительства

Архитектур-
ные требо-
вания

Соответствие архитектурного об-
лика сооружения его функциональ-
ному назначению, достигающееся

простыми и выразительными срадст-
! вами. Развитие современного архи-
I тектурного стиля. Использование
I конструктивных форм во всем их
I многообразии. Стремление к инди-
j видуальности облика сооружения,
j Рациональная и реалистическая
I оценка возможностей конструктивно-
I го решения, методов возведения и
I экономических показателей конст-
рукции

Укрепление связи архитекто-
ра я инженера-конструктора в
процессе проектирования. Опти-
мизация структуры сооружений.
Ориентация на создание конст-
рукций максимальной степени го-
товности

Требования
к расчету и
конструиро-
ванию

Фундаментальные исследования.
Развитие теорий расчета. Разра-
ботка удобных и достоверных при-
ближенных .методов расчета. Внед-
рение электронно-вычислительной
техники. Модельные исследования.

Производст-
венные тре-
бования

Расчет. Применение приближен-
ных методов. Ориентация на фор-
мы оболочек, характеризующиеся
четкой статической работой и лег-
ко поддающиеся расчету. Расчет
на ЭВМ с использованием стандарт-
ных программ. Испытание моделей.

Конструирование. Обеспечение ста-
тически четких форм и граничных
условий. Простота и легкость осу-
ществления элементов конструкции
(бетона, арматуры, отделки и т. д.).
Обеспечение рациональных строи-
тельных процессов

Монолитные конструкции. Приме-
нение легко перемещаемой, много-
кратно оборачиваемой опалубки.
Простота элементов опалубки. Раци-

Применение новых материа-
лов — алюминия, стали (в про-
странственных конструкциях),
пластмасс, пенопластов. Выявле-
ние областей их .рационального
использования. Сочетание мо-
дельных исследований и расчетов
на ЭВМ. Оптимизация конструк-
ций. Упрощение и сокращение
процесса проектирования

Применение новых материа-
лов и методов строительства.
Использование сочетаний различ-
ных материалов. Рационализа-
Производст-
венные
требования

Требования
к отделке

опальные схемы армирования. Ме-
ханизация подачи и укладки бето-
на. Организация работ по сетевым
графикам. Краткие сроки, малая
трудоемкость и невысокая стоимость
строительства.

Сборные конструкции. Ограничен-
ная номенклатура сборных элемен-
тов. Высокомеханизированные спо-
собы их изготовления (преимущест-
венно на месте строительства) и
монтажа. Применение сборных эле-
ментов целесообразно лишь в случа-
ях, когда это позволяет сократить
сроки строительства и снизить его
стоимость

Повышенные требования к от-
делке. Производство отделочных
работ в комплексе с общестроитель-
ными. Высокое качество отделки и
комфортабельность помещений при
невысокой стоимости их содержания.
Максимальное соответствие функци-
ональному назначению здания

ция методов изготовления и мон-
тажа конструкций. Сокращение
сроков строительства и снижение
его стоимости. Повышение каче-

ства и долговечности сооруже-
ний

Возрастание роли
работ и их качества

отделочных

Б. Повторно сооружаемые и типовые промышленные и общественные здания

Функцио-
нальные тре-
бования

Разнообразие категорий зданий
и степени их капитальности. Прос-
тые формы планов. Большие проле-
ты. Высокий уровень комфорта
(акустика, отопление, вентиляция ,и
т. д.). Насыщенность технологиче-
ским оборудованием. Краткие сро-
ки строительства. Низкие эксплуата-
ционные расходы. Стоимость строи-
тельства не выше, чем при исполь-
зовании других конструкций

Стремление к использованию
конструктивных решений, обла-
дающих максимальной функци-
ональной эффективностью и обе-
спечивающих минимальную сто-
имость строительства

Архитектур-
ные требо-
вания

Требования
к расчету
и конструи-
рование

Архитектурное решение опреде-
ляется функциональным назначе-
нием здания. Ограниченный выбор
архитектурных и конструктивных
форм. Ориентация на рациональные
и простые формы. Применение гиб-
ких планировочных схем. Создание
типовых проектов

Фундаментальные исследования—
см. выше. Исследования на экспе-
риментальных объектах. Разработка
оптимальных конструктивных схем.

Создание архитектурно полно-
ценных сооружений, максималь-
ной степени готовности

Применение новых материа-
лов — алюминия, стали (в прост-
ранственных конструкциях),
пластмасс, пенопластов. Жест-
Требования
к расчету и
конструиро-
вание

Производст-
венные тре-
бования

Требования i
к отделке

Расчет. Применение алгоритмов
расчета, таблиц., стандратных прог-
рамм для ЭВМ.

Конструирование. Ориентация на
простоту осуществления элементов
конструкции. Оптимизация форм и
размеров по конструктивному и
экономическому признаку. Макси-
мальное упрощение конструктив-
ных форм. Разработка и анализ эк-
спери м ей т а л ьн ы х к о-нстр у к ци й

Монолитные конструкции — см.
выше. Применение многократно
оборачиваемых лесов и опалубки, а
также комплексных агрегатов (ком-
байнов) для возведения оболочек.
| Сборные конструкции. Максималь-
; ное сокращение номенклатуры сбор-
! пых элементов. Серийное изготовле-
t ние элементов механизированными
। способами — на заводах, а также
; па стройплощадках. Монтаж конст-
] рукций из элементов возможно
! большего размера, при небольшом
; количестве стыков. Простота соеди-
| пения сборных элементов. Обеспече-
jвне кратких сроков и низкой стои-
, мости строительства

кая конкуренция конструкций по
экономическим показателям. Со-
здание конструкций 1.максималь-
ной степени готовности

П о лн а я индустриализация
строительны?; процессов. Приме-
нение новых материалов и наи-
более рациональных методов
строительства. Растущее исполь-
зование сочетаний различных ма-
териалов. Новые системы опа-
лубки. Индустриальные методы
изготовления и монтажа конст-
рукций. Сокращение сроков и
снижение стоимости строитель-
ства. Повышение качества соору-
жений

Максимальная взаимная увязка
общестроительных и отделочных ра-
бот. Ориентация на максимальную ;
степень готовности конструкций. I
Минимальные эксплуатационные |
расходы. Максимальное соответст- J
вие функциональному назначению )
здания

Комплексная координация всех
строительных процессов. Мак-
симальная сгезень готовности
конструкции

довольно редко, что объясняется трудоемкостью возведения и большими
избыточными объемами зданий. Полотне сферические оболочки часто
выполняют сборными; оболочки других форм возводят в монолитном
железобетоне.

Купол общественного зала «Эхима» в Мацуяма, Япония (рис. 5.2).
Авторы — арх. К. Танге, инж. Т. Цубои (Токио). Размеры: 0 = 49,35 л,
Н—7 м, d=8 см.

Пологая сферическая оболочка на наклонном плане. Опорное коль-
цо поддерживается 20 колоннами. Оболочка монолитная, бетонирова-
лась на деревянной опалубке сю стальными трубчатыми лесами.

Сборный купол Дворца спорта в Тбилиси, СССР (рис. 5.3). Конст-
рукция разработана институтом Тбилгорпроект; автор — Д. И. Каджая
Рис. 5.2. Купол зала «Эхима» в ^Мацуяма (Япония)

Рис. 5 3. К' пол Дворца спорта в Тбилиси (СССР)

! — сборные яезоб-;-?оппые плнгы: 2 ~ растянутое опорное кольцо

(Тбилиси). P.'H?iepi',i: ZO — 75,2 л/, //=12,8 м, толщина сборных плит
5 см*. высота ребер 40 см.

Купол, смонтированный методом навесной сборки (ог периметра
;< центру), состоит из десяти концентрических колец; каждое— из оди-
наковых сборных ребристых плит. Максимальное число плит одного
типоразмера (в пяти опорных кольцах)—64. Плиты рассчитаны на мон-
тажные нагрузки, поэтому содержание арматуры в них больше, чем в
а н а л аги ч j i о и м о и о л и тн о й о б о л о чке.

Сферическая и коническая оболочка зала заседаний ратуши в То-
ронто, Канада (рис. 5.4). Авторы — Ревелл. Паркинг, Рой (Торонто)
Размеры: сферическая оболочка (покрытие) — 0 = 47 м. /? —45 м.
= 11 4-25 см- коническая оболочка (опорная конструкция) — D = 37 и
/У = 8,3 м, Д=48 см.

Железобетонная конструкция .зала (бетон марки 250) состоит из
трех основных частей: цилиндрической башни, конической оболочки с
двумя предварительно напряженными кольцевыми балками и сфериче-

* Приведенная толщина купола И см. —Прим. ред.
Рис. 5.4. Ратуша в Торонто
(Канада)

а — общий вид; б — схематический
разрез зала заседаний

ской оболочки покрытия с предварительно напряженным опорным
кольцом. Сферическая оболочка опирается па нижележащую конструк-
цию через V-образные сборные стойки; такое решение обеспечивает
благоприятную работу оболочки на кручение при несимметричной на-
грузке. Нагрузки от трибун зала передаются через плиту и радиальные
балки непосредственно на кольцевые балки конической оболочки, бла-
годаря чему в ней создается почти безмоментное напряженное состоя-
ние. Примечательно отличное соответствие архитектурного облика зда-
ния его функциональному назначению. Конструкции зала выполнены в
монолитном железобетоне с применением стальных трубчатых лесов.

Сборный сферический купол выставочного зала «Хет Эволюон» в
Эйндховене, Голландия (рис. 5.5) [5.20, 5.21]. Авторы — арх. Л. Калф,
техническое бюро «Филиппс». Размеры; D = 77 м, Н~9 м.

Конструкция зала в форме диска выполнена из сборных элементов в
сочетании с монолитным железобетоном. Купол из 822 сборных плит
•смонтирован на стальных подмостях с замоноличпванием швов; стыки
.арматуры в швах—петлевые. Кольцевая балка выполнена с предвари-
тельно напряженной арматурой типа Фрейосинэ. Сооружению предшест-
вовали испытания .модели конструкции. Кровельное покрытие состоит
пз одного слоя минераловатных плит и одного слоя пробковых плит,
деревянной обрешетки и асбестоцементных листов. Основные этапы воз-
ведения конструкции показаны на рис. 5.5,в.
Сочетание сборных элементов с монолитным железобетоном оказа-
лось экономически эффективным. Всего на строительстве здания было
смонтировано 3450 т конструкций (из них 950 т — оболочка покрытия);
для устройства лесов понадобилось 70 км стальных труб. Строительст-
во осуществлено за два года (не считая фундаментов).

Монолитный сферический купол городского зала в Альбукерке, США
[5.22]. Размеры: Д~66 м, R^77 м, Н^7 м\ толщина купола от
12,5 см (в центре) до 60 см (у краев). Это один из самых больших в
мире монолитных сферических куполов. Опорное кольцо выполнено с
предварительным напряжением методом намотки, из 855 витков прово-
локи. Необычен метод возведения купола: на месте строительства была
сделана земляная насыпь по форме оболочки и на ней забетонирована
вся средняя часть купола, диаметром около 50 м; остальную часть бе-
тонировали ib опалубке. Предварительно по периметру оболочки было
установлено 22 колонны. После бетонирования насыпь (всего 91 тыс. лг'
грунта) была выбрана скреперами. Экономия от принятого метода со-
ставила 50 тыс. долларов.

Известно также много случаев применения эллипсоидальных обо-
лочек. Как правило, это очень пологие купола в форме эллипсоидов
вращения.

Сборный эллиптический купол здания ANWB в Вассенааре, Голландия
(рис. 5,6) [5.23]. Авторы—Ф. Бергхоф, А. Хаас (Дельфт). Размеры £> =
= 24 м, Я=3,03 м, d=8 см. Купол состоит из 24 сборных элементов
массой 3,5 т (рис. 5.6, о); швы между элементами шириной 1,5 см за-
полнены цементным раствором. Купол обжат кольцевой напряженной
арматурой (207 в верхней части и 407—в нижней). Обжатие в ниж-
ней части купола необходимо, поскольку в эллипсоидальной оболочке, в
области малой кривизны, возникают растягивающие усилия. Опорное
кольцо также выполнено из сборных элементов с предварительным на-
пряжением четырьмя тросами типа Фрейссинэ, с усилием 160 тс. Сбор-
ные элементы свода изготовлены на строительной площадке, на матри-
цах, и смонтированы портальным краном, ,опирающимся на наружные
стены и на опорную мачту в центре. Арматуру натягивали после заделки
•швов между сборными элементами.

Складчатый эллиптический купол зала собраний в Урбане, США
(рис. 5.7). Авторы—Гаррисон, Абрамович. Размеры: О»120 м, Н«
» 18,3 м, (7лз12 см. Купол опирается на нижнее опорное кольцо и верх-
нее кольцо с внутренним диаметром 6,4 м, наружным диаметром 13,1 м.
и высотой около 1,2 м. Складки имеют ширину до 2,3 м при средней
конструктивной высоте 0,9 м. Нижнее опорное кольцо предварительно
напряжено методам намотки; защитный слой бетона толщиной 2 см
нанесен торкретированием. В результате натяжения арматуры купол
был поднят с временной опорной вышки, установленной в его центре.
Купол выполнен из легкого бетона; бетонирование велось сегментами:
длиной 19 м, шириной от 2 м (в центре) до 16 м (у края). В качестве
опалубки были использованы плиты теплоизоляции. Временные под-
мости (При бетонировании каждого сегмента опирались в пяти точках;
на опарные кольца 'купола, на кольцевую монтажную опору и на две
30000
Рис. 5.5. Выставочный зал «Хет Эволюон» в Эйндховене (Голландия)

а _ общий вид; б — разрез: 1 — предварительно напряженное опорное кольцо; 2 — оболочка из
сборных элементов; 3 — световой купол из стеклопластика; 4 — лифтовая шахта; 5 — вентиляцнон-
ная шахта; 6—8 — сборные конструкции опорной части; в—схема монтажа сборных конструкций
Рис. 5.6. Покры
тие здания ANWB
в Вассенааре
(Голландия)
а — общий вид: б —
сборный элемемi обо-
лочки купола: ‘ —
каналы для напря-
женной арматуры-
2 — монтажные пгт-

передвижные деревянные вышин. Стоимость купола оказалась чрезвы-
чайно высокой—3 млн. фунтов стерлингов (покрытие Дворца спорта в
Риме стоило всего 350 тыс. фунтов).

Подъемистые купола в форме эллипсоидов или параболоидов при-
меняются редко—в случаях, когда требуется создать архитектурно эф-
Рис. 5.7. Купол
зала собраний в
Урбане (США)
а — разрез; б—фраг-
мент купола; 1—
деформационный
шов; 2 — верхнее
опорное кольцо; 3—
монтажные опоры;
4— нижнее опорное
кольцо; 5 — вентиля-
ционная установка;
6 — подвесная гале-
рея; 7 — кольцевой
фундамент

Рис. 5.8. Купол атомного реактора вблизи Мюнхена (ФРГ) ►

/—отверстие в вершине диаметром 1 м; 2 — оболочка толщиной
см. 3 — зона утолщения оболочки до 20 см

фектное сооружение с большой высотой помещения, при круговом
плане относительно небольшой площади.

Эллиптическая оболочка вращения—купол атомного реактора вбли-
зи Мюнхена, ФРГ (рис. 5.8). Проект выполнен Строительным управ-
лением в Мюнхене при участии Броша и Димитрова. Размеры:
= 30 м, Н— 30 м, fZ=10 см. Конструктивно и экономически это наибо-
лее эффективная форма купола при заданных функциональных тре-
бованиях. Кровельное покрытие состоит из слоя пароизоляции, двух
слоев прессованных пробковых плит толщиной 25 мм и листового алю-
миния. Купол выполнен в монолитном железобетоне (бетон марки
300), до высоты 23 м—в двойной опалубке; внутренняя опалубка опи-
ралась на трубчатые леса. Пробковые теплоизоляционные плиты были
заранее закреплены на наружной опалубке. Арматура—двойная, из
стали периодического профиля диаметром 8 мм, с шагом 20 см. Бето-
нировали купол кольцами высотой по 1,5 м. Продолжительность возве-
дения купола—пять недель.
Оболочки вращения с усеченными вершинами до сих пор почти не
применялись, хотя они позволяют создать архитектурно и конструктив-
но интересные решения, как это видно из приведенного ниже примера.

Коническая оболочка зала собраний университета в Сассексе,
Англия (рис. 5.9). Автор — Уве Аруп (Лондон). Размеры: 0^24 м,
Я~8,1 м, а'жб.З см. Асимметричная коническая оболочка с наклон-
ным светоп-роемом эллиптического очертания у вершины. Поверхность-
оболочки образована прямолинейными образующими, соединяющими
нижнее и верхнее опорные кольца. Рассчитывали оболочку двумя
методами: иа основе безмоментиой теории (по Дженкинсу) и хак
эквивалентную пространственную раму на ЭВМ. Второй метод был
использован для определения изгибающих моментов в оболочке, ко-
торые оказались очень небольшими.

Конструкция кровли включает наружную теплоизоляцию из поли-
уретанового пенопласта толщиной 2,5 см с уплотненным поверхностным
слоем, железобетонную оболочку и просечной металлический лист
«-хай-рпб» с напыленным слоем асбеста толщиной 1,8 см. Просечной
лист, закрепленный па деревянном каркасе, служил опалубкой при
бетонировании оболочки; бетонировали оболочку кольцами снизу
вверх (угол наклона достигал 41°). Стоимость оболочки (с опорными
кольцами) составила 757 фунтов стерлингов.

Конструктивные формы типа 2 (см. рис. 5.1). Недавно, после зна-
чительного перерыва, было сооружено несколько большепролетных желе-
зобетонных купольных покрытий для крупных общественных зданий.
Это определяется большими возможностями, которые предоставляет
проектировщику осесимметричная купольная конструкция. Такне купола
обычно имеют форму пологого сегмента при различных конфигурациях
плана и очертаниях срединной поверхности; под нагрузкой в них воз-
никают преимущественно мембранные усилия сравнительно небольшой
величины, что дает возможность перекрывать значительные пролеты.
Для конструкции этого типа важно надежное усиление свободных краев.

Параболоид вращения — покрытие церкви в Оклахома-сити, США
(рис. 5.10). Авторы — Р. Коннор, Ф. Сюлливэн (Оклахома). Размеры:
D & 42 м, Hx‘2Q м. Подъемистый параболический купол с вырезами в
нижней части. Свободные края усилены ребрами. Купол выполнен н мо-
нолитном железобетоне.

Параболоид вращения — покрытие планетария в Бохуме, ФРГ
(рис. 5.11). Проект выполнен Городским планировочным управлением и
Проектным бюро Рамма (Бохум). Размеры: Z?=39,8 м, Я=14.5 .и.
с/---8 см (до высоты 7,04 лг): высота бортовых арок от 0,85 м (на опо-
рах) до 0,5 м 6в -ключе). Покрытие выполнено в монолитном железобе-
тоне, несмотря на более высокую стоимость по оранвенпю со сборным
вариантом. Геометрическая форма покрытия — параболоид вращения с
конической нижней частью, -высотой 3,5 м. В нижней части оболочка усе-
чена тремя наклонными плоскостями; свободные края оболочки усиле-
ны наклонно pac-положенными арками, имеющими эллиптическое
-очертание в горизонтальной и вертикальной проекции. Пролет дрок —
32,1 м. Оболочка рассчитана по безмоментиой теории и армирована в
Рис. о 9 Зал собраний университета в Сассексе (Англия)

Рис. 5.10. Церковь в Оклахома-сити (США)
верхней части двумя сетками из стали BStG —RIII. Опирается оболочка
в трех точках на отдельно стоящие фундаменты, связанные предвари-
тельно напряженными затяжками. Кровельное покрытие: теплоизоля-
ция толщиной 4 см из пробковых плит и листовая нержавеющая сталь
толщиной 1,3 они по деревянной обрешетке; внутренняя изоляция —
мипераловатные плиты «силлан» толщиной 20 мм. Оболочку бетони-
ровали на деревянной опалубке (в нижней части — двойной) с под-
держивающими лесами из стальных труб и дерева. Бетон (марки 300)
укладывали кольцами шириной 1—1,5 м. Устройство опалубки борто-
вых арок требовало особой точности.

Купол зала собраний заводов «Хёхст» во Франкфурте-на-Майне,
ФРГ (рис. 5.12) [5.24]. Авторы — В. Кремер, X. Бек и др. Размеры:
D = 87 м, /?='5О м, Н=2о м, л=13 см; высота бортовых арок 0,25—
0,6 м. Купол в виде сферической оболочки, в нижней части усеченной
вертикальными плоскостями. Оболочка опирается в шести точках, свя-
занных пспа-рно затяжками, проходящими через центр основания ку-
пола. Чтобы сократить сроки строительства, купол 'выполнен из монолит-
ного железобетона. В вершине купола сделано отверстие для вентиля-
ции. Армирование оболочки обычное; напряженная арматура — только
у опор. На каждой опоре устроено по два качающихся шарнира. Гори-
зонтальные усилия распора частично воспринимает плита перекрытия.
Рассчитана оболочка по безмоментной теории. Краевые усилия опре-
делены в замкнутом виде; условия совместности на границе оболочки
п бортовых арок обеспечиваются методом заменяющего цилиндра.
Расчет конструкции проверен на модели.

Кровельное покрытие состоит из сплошного деревянного настила по
лагам, трех слоев рубероида и пластмассовых листов «хосталит»1. Ку-
пол бетонировали при помощи автоматической смесительной установки
и бетононасосов, частично — с парапрогревом. Для оболочки применен
бетон марки 300, для опорных частей — марки 450. Работы проводились
единым потоком (устройство лесов — опалубка — армирование — уклад-
ка бетона). Опалубка — из трапециевидных щитов, леса — из стальных
труб типа «Маннесман». Нижняя часть оболочки с уклоном до 45° вы-
полнена в двойной опалубке. Бетонирование — секторами. Бетон уплот-
няли вибраторами, закрепленными на наружной и внутренней опалубке
(в нижней части) и виброрейками (в (верхней части). Опалубка частично
сохранена и использована для устройства кровли.

Купол Городского театра в Дортмунде, ФРГ (рис. 5.13) [5.25], Про-
ект выполнен фирмой «Диккерхоф и Видман»; авторы — X. Роскоттен,
Э. Триттхарт, И. Клеменс. Размеры: длина стороны основания 54 м, ра-
диус кривизны в вершине 43 м, d=8,5 см. Купол в форме эллипсоида
вращения с тремя проемами в нижней части. Плоскости проемов накло-
нены под углом 23,7° к вертикали. Края оболочки усилены выступающи-
ми вверх ребрами, с высотой сечения до 1 м (в углах). Ребра выпол-
нены в виде предварительно напряженных двухшарнирных арок с ка-
чающимися шарнирами в узлах опирания. Предварительное напр'яжение

1 Фирменное название жесткого поливинилхлорида. — Прим, перев.
Рис. 5.11. Планетарий в
Бохуме (ФРГ)

Рис. 5.12. Зал собраний
заводов «Хёхст» во
Франкфурте-на-Лйайне
(ФРГ)
Риг. 5.13. Город-
ской театр в Дорт-
мунде (ФРГ):
общий вид: план, и
разрез; сечение обо-
лочки У бортово-
го элемента

арок улучшает их совместную работу с оболочкой. Оболочка армирова-
на сетками с меридиональным и кольцевым расположением стержней;
шаг стержней 15—25 см. Наиболее сложными узлами конструкции ока-
зались углы оболочки.

Детальные исследования модели купола проведены при консульта-
ции В. Церны. Купол выполнен в монолитном железобетоне с использо-
ванием сборной опалубки (из радиально расположенных щитов) и
стальных трубчатых лесов. Участки оболочки с уклоном более 35°, при
толщине более 12 см, выполнены в двойной опалубке. Для контроля гео-
метрической формы опалубки применена электронная аппаратура. Бетон
марки 450; общий объем его 415 м3. В ребрах и углах оболочки бетон
уплотняли вибраторами, закрепленными на опалубке, и глубинными ви-
браторами; в остальной части оболочки — поверхностными'вибраторами.

Конструктивные формы типа 3 (см. рис. 5.1). Применение оболочек
этого типа обусловлено многообразием архитектурно выразительных
форм. В них используются те же общие принципы конструирования, что
и для оболочек вращения. В настоящее время предпочтение получили
формы, образованные сопряженными оболочками одинарной или двоя-
кой кривизны, хотя ранее шире были распространены многогранные ку-
пола с мощными подкрепляющими ребрами. Отдельные сооружения, от-
личающиеся архитектурной выразительностью, изяществом и смелостью
конструктивного решения, свидетельствуют о том, что возможности соз-
дания многогранных, складчатых и волнистых купольных покрытий
весьма многообразны и еще далеко не исчерпаны. Эти покрытия могут
применяться для зданий с различной формой плана — от треугольной до
многоугольной.

Применяют такие купола и для сооружений «малых форм», где это
обусловлено не столько необходимостью перекрытия значительных про-
летов, сколько стремлением к созданию архитектурно выразительного
сооружения. На рис. 5.14 показан вестибюль универмага «Парк Дэвис»
в Сан-Франциско (США), конструкция которого состоит всего из дв>х
типов сборных элементов: Г-образной рамы и сферического сегмента
оболочки.

В Италии широко применяют небольшие купола из керамики в
покрытиях промышленных и общественных зданий, церквей и т. п. (см.
том 2).

Ниже приведены примеры большепролетных складчатых и волнис-
тых купольных покрытий.

Купол аэровокзала в Сент-Луисе, США (рис. 5.15). Авторы — Яма-
саки, Лейнвебер, Беккер и др. Размеры: L = 50 м (пролет по диаго-
нали), пролет бортовых арок — 35 м, d=V2 -У 20 см. Четырехгранный
купол в форме крестового свода, подкрепленный бортовыми арками
и диагональными ребрами, сходящимися над шарнирными опорами в
углах. Распор в арках воспринимается стальными затяжками. Диаго-
нальные ребра выступают над поверхностью купола. Купол бетонирова-
ли по четвертям, на передвижной опалубке. Применен пластичный бе-
тон марки 320; бетон укладывали в направлении от краев к вершине
купола. Общий объем бетона 300 м3.

Купол Дворца выставок французской промышленности в Париже,
Франция (рис. 5.16, 5.17) [5,26]. Автор — Н. Эскиллан (Париж). Разме-
ры: А —205,5 м, /7=46,3 м; площадь покрытия — 22 000 м2. Трехгран-
ный купол в виде сомкнутого свода. Расчетная схема купола в первом
приближении соответствует двухшарнирной арке с затяжкой; в связи
с треугольным очертанием купола в плане в расчете необходимо было
дополнительно выполнить условие равновесия внутренних усилий. Вви-
ду малой кривизны купола (Д=100 -У 300 м) решающее значение име-
ло обеспечение его общей устойчивости, что достигнуто устройством
двухслойной оболочки с вертикальными связями-диафрагмами. Оболоч-
ки имеют волнистый профиль сечения для обеспечения местной устойчи-
Рис. 5.14. Входи эй
вестибюль универма-
га «Парк Дэвис» в
Сан-Франциско

(США)

Рис. 5.15. Аэровокзал

в Сент-Луисе |США)

вости. Конструкция отличается легкостью; другие варианты в виде обо-
лочек одинарной пли двоякой кривизны были отвергнуты, поскольку
не удовлетворяли условию устойчивости. Покрытие выполнено без на-
ружной теплоизоляции. Вертикальная нагрузка в точках опирания пе-
редается на бетонные фундаменты, заглубленные на 12 м; распор вос-
принимается предварительно напряженными затяжками (усилие —
3500 тс) и частично — скальным основанием. Купол возводили после-
довательно, тремя отсеками. Оболочки — монолитные, диафрагмы —
сборные. Применяли поворотные леса из стальных труб. Расход бето-
на на 1 л2 покрытия — 0,17 л/3. Продолжительность строительства —
21 мес.

Купол Дворца выставок в Турине, Италия (рис. 5.18). Авторы —
Ф. Леви (Турин), Н. Эскиллан (Париж). Размеры: L=128 м, Н—
Рис. 0.17. Покрытие Дворца выставок в Париже (Франция)

/ — сечение оболочки по фасаду; 2 — сборные диафрагмы; 3 — ребро жесткости; 4 — камера для
гидродомкратов; 5 — напряженные арматурные пучки; 6 — предварительно напряженные железо-
бетонные сваи; 7— план предварительно напряженной затяжки: 8, 9 — план и разрез анкерного
блока на перегибе затяжки; 10, 11 — план и разрез анкерного блока на угловой опоре
= 29,4 м, d=6,ocM- площадь покрытия — 14 500 м2. Шестигранный купол
в форме сомкнутого свода, с опиранием в трех точках. Эта форма архи-
тектурно более выразительна, чем покрытие Дворца выставок в Париже.
Конструктивное решение аналогично предыдущему, но обе оболочки ку-
пола имеют гладкую поверхность. Примечателен большой вылет консоль-
ных участков купола. Высота связей-диафрагм — 1,2 м; их расположение
показано на рис. 5.18. Принятое двухслойное сечение купола обеспечивает
значительную устойчивость покрытия при относительно небольшом весе;
кроме того, оно обладает преимуществами с точки зрения устройства теп-
лоизоляции, вентиляционных и других систем. Купол выполнен с пред-
варительным напряжением в гребнях. Фундаменты — коробчатые, свя-
занные затяжками. При бетонировании купол был разделен деформа-
ционными швами на три отсека. Опалубку поддерживали стальные
трубчатые леса. Забетонированный купол массой 15 000 т был поднят г
опалубки натяжением затяжек и одновременным отжатием опорных уз-
(лов при помощи домкратов по 8200 тс каждый. Подъем был выполнен в
три приема, с интервалами в два месяца; зазоры между опорными узла-
ми купола и фундаментами каждый раз заполняли бетоном. Весьма
сложный процесс подъема происходил при всестороннем инструменталь-
ном контроле н был завершен вполне успешно. Хорошее качество поверх-
ности бетона позволило исключить ее дополнительную отделку.

Купол спортивного зала Технологического института и Высшей
школы в Монтеррее, Мексика. Авторы — Р. Гуайярдо, А. Равизе,
А. Ордонес. Размеры: £ = 60 м, с! = 7о~ 10.5 см. Четырехгранный купол
в форме крестового свода. Конструкция состоит из пересекающихся в
вершине мощных арок и опирающихся на них волнистых оболочек. За-
тяжки арок — с предварительно напряженной арматурой типа BBRV.
Купол выполнен в монолитном железобетоне.

Архитектурные п статико-конструктивные соображения послужили
предпосылкой создания волнистых и складчатых куполов с относительно
частым расположением волн или складок. Такая форма позволяет пе-
рекрыть одинарной оболочкой пролет свыше 50 эи; устраивать ребра при
этом не надо, а устойчивость купола существенно повышается. Pacaei
таких систем довольпо сложен и требует- отказа от обычных упрощений
безмоментиой теории.

Купол крытого рынка в Руайяне, Франция (рис. 5.19) [5.27]. Авто-
ры — И. Симон, Л. Мориссо, Р. Саржер (Париж). Размеры купола да-
ны на рис. 5.19. Волнистый многоугольный купол, состоящий из 13 ради-
альных параболических сегментов. Гребни воли имеют круговое очер-
тание. Статический расчет выполнен с использованием следующих допу-
щений: два сегмента, расположенных по обе стороны от центра, рассчиты-
вают как трехшарнирную арку; отдельный сегмент —как балку пере-
менного сечения. Купол выполнен в монолитном железобетоне. Бетони-
ровали его сегментами с трехкратным использованием опалубки.

Купол Государственного цирка в Бухаресте, Румыния (рис. 5.20).
Авторы — Н. Порумбеску, Ц. Рулка, А. Лупеску и др. Размеры: D =
= 60 м, // = 20,3 м, d==7 — 12 см, перекрываемая площадь 1570 м2. Вол-
нистый многоугольный купол, состоящий из 16 параболических сегмен-
184
V

в-в

Рис. 5.19. Рынок
в Руайяне (фран-
ция)

а— обший вид; б~
конструктивная схе-
ма покрытия: 1 —
направляющая; 2~
образующая поверх-
ности оболочки
тов. Гребни волн имеют параболическое очертание. Купол опирается
на 16 колонн, связанных поверху многоугольным предварительно на-
пряженным кольцом. Покрытие выполнено в монолитном железобетоне,
с использованием деревянной опалубки.

Купол Дворца спорта в Лионе, Франция (рис. 5.21), Авторы —
Л. Веккерлинг, Т. Жанблок. Размеры: А1=;83,9 м, L2 = 60 м, //=10,5 м,
d = 7 -У 10 см. Купол с овальным планом, гладкий в средней части и вол-
нистый у краев, с коноидальным очертанием волн. Мощное опорное
кольцо армировано напряженными пучками типа Фрейссинэ. Купол
выполнен в монолитном железобетоне.

Еще два примера куполов описанного типа, сооруженных в
США,— это покрытия аудитории университета в Санта-Барбара (рис.
5.22) и зала в Шарлотвилле (рис. 5.23). Купол в Санта-Барбара (авто-
ры— Лакмэн и Брэдшоу) диаметром около 42 м имеет складчатую
форму; он был забетонирован с одним многократно оборачиваемым
комплектом опалубки. Купол в Шарлотвилле имеет предварительно на-
пряженное кольцо с арматурными пучками типа BBRV.

Конструктивные формы типа 4 и 5 (см. рис. 5.1). При проектирова-
нии спортивных и выставочных залов или других крупных обществен-
ных сооружений часто оказывается функционально наиболее целесооб-
разной форма плана, отличающаяся от круга или правильного много-
угольника. Это может быть, например, квадрат или (Прямоугольник; од-
нако архитекторы не всегда используют такую форму плана, поскольку
при этом внутренний и внешний облик сооружения оказывается обычно
недостаточно пластичным и выразительным. Поэтому от инженера часто
требуется уменение разработать конструкцию покрытия применительно
к любому, иногда совершенно необычному очертанию плана. Такие
формы, как эллипс, полукруг п т. п., еще могут быть строго геометриче-
ски описаны; однако во многих случаях речь идет о сооружениях,
план которых имеет очертание в виде неправильного многоугольника
или комбинации частей круга и четырехугольников. Такие сооружения
всегда могут быть перекрыты оболочкой, очерченной по некоторой по-
верхности вращения, причем наиболее предпочтительна сферическая
поверхность. Известно несколько интересных примеров такого рода по-
крытий.

Эллипсоидальный купол церкви в Таксони, Венгрия (рис. 5.24, а, б).
Автор — П. Чонка (Будапешт). Размеры купола: пролеты (по осям эл-
липса)— 22 и 17 м, средняя толщина ~6 см-, стрела подъема — 3,25 м.
Меридиональные сечения срединной поверхности оболочки имеют
очертание пологой дуги циклоиды. Срединная поверхность представ-
ляет собой аффинное отображение некоторой поверхности вращения;
мембранные усилия в оболочке определяются простым аффинным пре-
образованием. Изгибающие моменты пренебрежимо малы. Оболочка
армирована сеткой, размещенной посредине толщины; в зонах, примы-
кающих к опорному кольцу (сечением 90X25 см), установлена допол-
нительная кольцевая и радиальная арматура. Коэффициент запаса
устойчивости равен 3. Купол выполнен в монолитном железобетоне, на
деревянной опалубке.
Рис. 5.20. Государственный цирк в Бухаресте (Румыния)

Рис. 5.21. Дворец спорта в Лионе (Франция)
Рис. 5.23, Купол в Шарлотвилле (США)

Рис. 5.25. Купол выставочного за-
ла в Белграда (Югославия)

Рис. 5.24. Церковь в Таксони (Венг-
рия)
Купол выставочного зала в Белграде, Югославия (рис. 5.25, а—в).
Авторы —М. Панторич, Р. Вучетич, М. Крстич (Белград). Пролеты ку-
пола (в .продольном и поперечном направлениях) —69 и 47 м\ радиус
кривизны ~50 м; толщина 9 см (у краев —20 см). Купол имеет форму
сферического сегмента, ограниченного горизонтальной и двумя парал-
лельными вертикальными плоскостями. Бортовые балки опираются по
длинным (прямолинейным) сторонам на 8 колонн, а по коротким (кри-
волинейным) — на радиально расположенные наклонные контрфорсы.
Углы оболочки и бортовые балки выполнены с предварительным на-
пряжением. Горизонтальные усилия отконтрфорсов.воспринимаются за-
тяжками, размещенными в грунте. Купол выполнен в монолитном же-
лезобетоне, на деревянной опалубке.

Предварительно напряженный купол Большой аудитории универ-
ситета в Гамбурге, ФРГ (рис. 5.26). Авторы — Хермкес (Гамбург); Куп-
фер (Мюнхен). Площадь покрытия 2450 м2, толщина оболочки 13 см.
Оболочка со сферической поверхностью в плане имеет очертание криво-
линейного равнобедренного треугольника с одним скошенным углом.
Край оболочки очерчен по пространственной кривой, образованной пе-
ресечением цилиндрических поверхностей стен и сферической поверхно-
сти покрытия. Бортовые балки опираются на гибкие колонны с шагом
5,5 м; горизонтальные ветровые нагрузки воспринимаются стенами-диа-
фрагмами. Оболочка имеет примечательно большой радиус кривизны—
65 м при стреле подъема 7,4 м. Толщина оболочки определяется услови-
ем устойчивости, в углах толщина значительно увеличена. Бортовые
балки и углы оболочки, в которых возникают большие растягивающие
усилия, предварительно напряженные. Конструкция была проверена на
модели. Купол выполнен в монолитном железобетоне, на деревянной
опалубке с поддерживающими лесами из стальных труб. Пучки напря-
женной арматуры в углах расположены веерообразно, что обеспечивает
рациональное распределение усилий предварительного напряжения.

Конструктивные формы типа 6 (см. рис. 5.1). Поскольку двояковы-
пуклые оболочки обладают многими конструктивными достоинствами,
естественна тенденция к применению их, по крайней мере в отдельны^
случаях, для промышленных зданий, имеющих обычно квадратный или
прямоугольный план. Такие оболочки отличаются от других железобе-
тонных конструкций меньшим расходом материалов при больших про-
летах. Их применение экономически эффективно для перекрытия боль-
ших помещений без внутренних опор; оно обеспечивает хорошую осве-
щенность. По-видимому, первыми оценили эти возможности инженеры
У. Аруп и Р. Дженкинс, которые в 1949—1950 гг. спроектировали и по-
строили производственный корпус фирмы «Раббер Компани», в Бринмо-
уре (Англия) с покрытием в виде оболочек переноса (рис. 5.27). Обо-
лочки имеют размеры: Д = 26 м, £2=19 м, 7?i = 25 м, Т?2 = 33 м, Н=
= 2,5 м, d=7,5 см.

Этот пример послужил хорошей школой для инженеров во всем мире,
и сегодня известно уже значительное количество зданий с покрытиями
такого типа. Монолитные оболочки имеют обычно сферическую фор-
му; применяются также оболочки параболического или тороидального
Рис. 5.26. Купол
Большой аудито-
рии университе i а
в Гамбурге (ФРГ)

Рис. 5.27. Производственный корпус фирмы «Раббер Компани» в Брипмоуре
(Англия)
очертания эллиптические параболоиды и т. п. С 1956 г. на основе работ
И. Доганова (София) началось широкое применение сборных сфери-
ческих оболочек.

Сферическая оболочка — покрытие Финляндского вокзала в Ле-
нинграде. Конструкция разработана институтом Ленгипротранс.
Размеры: L = 33,5 м, 7?=43,8 м, d=6 ~ 12 см (в углах — 20 см)\
площадь покрытия 1125 м2. Квадратная в плане гладкая оболочка опи-
рается в углах на железобетонные колонны (в трех точках — скользя-
щие опоры и в одной — неподвижная). Бортовые элементы —в виде
двухшарнирных арок с затяжками. В центре оболочки — круглое све-
товое отверстие диаметром 7,5 м. Оболочка армирована по всей ниж-
ней поверхности сеткой с шагом 125X125 мм; дополнительная армату-
ра установлена в углах (посредине толщины) и на ширине 4 м у краев
оболочки и у центрального отверстия (в верхней зоне сечения). Расход
материалов на 1 м2 покрытия (включая арки): стали —11,04 кг, бето-
на— 0,17 .и3. Измеренный прогиб в центре оболочки составляет */юоо
пролета. Покрытие выполнено в монолитном железобетоне с деревян-
ной опалубкой и лесами. Вначале были забетонированы арки, затем —
оболочка (четырьмя отсеками). Использован жесткий бетон (марки
300) с уплотнением поверхностными вибраторами.

Сборная сферическая оболочка — покрытие корпуса сборки самоле
тов в Аугсбурге, ФРГ (рис. 5.28) [5.28]. Автор — И. Доганов (Мюнхен).
Размеры: Lj = 30 л/, L2=40 м, Д=46,5 м, d=7 см. Сферическая оболоч-
ка на прямоугольном плане. Криволинейные бортовые элементы с трех
сторон опираются в пролете на железобетонные колонны; над воротами,
бортовой элемент решен в виде двухшарнирной арки (сечением 40X40
см) с предварительно напряженной затяжкой. Ветровая нагрузка
на фронтон над воротами воспринимается оболочкой. Оболоч-
ка выполнена из 67 сборных гладких плит, с петлевыми стыками арма-
туры в швах шириной 10 см, замоноличиваемых бетоном. Кровля сос-
тоит из одного слоя рубероида (пароизоляции), пенопластовых плит
«стиропор» толщиной 20 мм, оклеенных стекловолокнистым материалом,
и однослойного рулонного ковра. Сборные плиты оболочки из бетона
марки 300 изготовлены на матрицах и смонтированы на временном
стальном каркасе при помощи башенного крана. Жесткость плит в про-
цессе монтажа обеспечена применением пирамидальной траверсы. Ис-
пользование при монтаже плит временного каркаса позволило снизить
требования к точности их укладки.

Сборная сферическая оболочка — покрытие аэровокзала в Киеве,
СССР. Размеры: Д = 58 м, L2 = 48 м, Н = 8,9 м, d=Q см (толщина
плит); высота ребер 30—40 см. Оболочка из сборных ребристых плит
размером 2,6X8 м (ребрами вверх), с замоноличиванием стыков. Пли-
ты смонтированы на временном стальном каркасе.

Сборная сферическая оболочка из легкого бетона — покрытие выс-
тавочного зала в Ереване, СССР (рис. 5.29). Автор — Р. Манукян
(Ереван). Размеры: L=46,3 м (квадрат), //=17 м. площадь покры-
тия 2025 м2. Оболочка собрана из 144 ребристых плит размером 4X4 м
Рис. 3.29. Выставочный зал в Ереване (СССР)

Рис. 5.30. Рынок «Смитфилд» в Лондоне (Англия)

(толщина плиты—2,5 см- высота ребер—30 см). Использовано 36 типо-
размеров плит. Плиты изготовлены на матрицах методом торкретиро-
вания из бетона марок 200—250 на туфовом щебне (объемная масса
бетона 1600—1660 кг/л3). Расход материалов на 1 м2 покрытия: бето-
?: а 0,05 м3, стали — 6,9 кг.

Купола на прямоугольном плане могут иметь и другую форму по-
верхности, кроме сферической, хотя это является скорее исключением из
общего правила. Используются, например, параболические и торои-
дальные формы, круговые и эллиптические параболоиды.

Купол в форме эллиптического параболоида — покрытие рынка
«Смитфилд» в Лондоне, Англия (рис. 5.30). Авторы — Т. Беннет,
У. Аруп (Лондон). Размеры: Ц »68 м; L2~32,5 м, Н = 9 м, d=7,5 см
(в углах 20 см). Срединная поверхность оболочки описывается форму-
лой z— (х/гх)2-\- (y/Гу)2. Оболочка .рассчитана -по безмоментиой теории,
с приближенным учетом краевых изгибающих моментов. Детальные
исследования проведены на модели купола; особое внимание было уде-
лено оценке его устойчивости. Предварительно напряженные бортовые
элементы опираются на колонны. Купол забетонирован на опалубке из
стандартных трапециевидных фанерных щитов одинарной кривизны, с
поддерживающими лесами из стальных труб. Бетон укладывали от уг-
лов к вершине купола. Армирован купол двумя сетками с расположе-
нием стержней параллельно краям, с дополнительной косой арматурой
в углах.

Тороидальный купол торгового центра «Уиндуорд-сити» в Канече
на Гавайях, США. Авторы — Р. Брэдшоу и др. Размеры: L«?39 м
(квадрат), <7=7,5 см (у края — 12,5 см). Принятая форма оболочки
обеспечивает устойчивость ее свободных краев, что в сферических
оболочках достигается лишь устройством бортовых ребер. Выступаю-
щие за грань стен края оболочки служат для солнцезащиты. Специаль-
но разработанная методика расчета оболочки проверена на модели.
Оболочка выполнена в монолитном железобетоне. Арматура в каждом
из восьми секторов купола расположена -в кольцевом и радиальном на-
правлениях, с центрами в вершине и в углах (см. рис. 5.45). Опорные
части купола армированы дополнительно. Толщина оболочки пере-
менная.

Б. МНОГОКРАТНО ВОЗВОДИМЫЕ И ТИПОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что двояковыпуклые
оболочки являются сейчас одним из наиболее современных типов пок-
рытий, воплощающих в себе архитектурные, конструктивные и техно-
логические признаки нового стиля в строительстве. С точки зрения
инженера-проектировщика, это — идеальные конструкции в смысле ми-
нимального расхода материалов; однако для производственников бо-
лее важна их высокая стоимость. Именно это и ограничивает примене-
ние двояковыпуклых оболочек. Выходом из положения может быть
только снижение стоимости таких конструкций; возможные направления
в решении этой задачи сформулированы в табл. 5.2 и иллюстрируются
приведенными ниже примерами.
Монолитны еоболочки

Совершенствование методов возведения

Сферические оболочки резервуаров для воды, бетонируемые на на-
дувной опалубке, ЧССР (рис. 5.31). Способ возведения применяется
с 19'64 г. Сферическую оболочку покрытия (£1=15,45 м, Н=2,5 л«) из-
готовляют на заранее забетонированном дне резервуара. Надувную
опалубку выполняют из воздухонепроницаемой ткани, которая закреп-
ляется по периметру дна резервуара и под давлением воздуха около
0,15 ати, создаваемым компрессором, принимает форму, соответствую-
щую поверхности оболочки. Затем по опалубке укладывают арматуру
и наносят слой торкрет-бетона толщиной 30 мм. Через 7 дней оболочку
бетонируют на полную толщину; затем ее целиком поднимают в про-
ектное положение.

Купола с проемами и вырезами, возводимые по технологии «Бини-
шелл», Италия (рис. 5.32, 5.33). Автор — Д. Бини (Болонья); способ
применяется с 1965 г. Максимальные размеры куполов: £> = 30 м. Н =
= 5 м, d = 5 см. Оболочки могут быть изготовлены с проемами различ-
ной формы и размеров, а также в сочетании со сборными элементами.
Разработан оригинальный и экономичный метод возведения двояковы-
пуклых оболочек различных форм, включающий: подготовку бетонной
площадки; укладку мягкой оболочки—пневматической опалубки; ук-
ладку и закрепление арматуры в виде спиральной сетки, укладку бе-
тона; укладку (по свежему бетону) и закрепление верхней мягкой обо-
лочки; подачу воздуха в пневматическую опалубку и ее подъем в
проектное положение; устройство проемов1.

После твердения и набора прочности бетона из пневматической
оболочки выпускают воздух и извлекают ее для повторного использо-
вания, как и верхнюю мягкую оболочку.

Совершенствование конструктивных решений

Вспарушенные пологие оболочки покрытий промышленных зданий,
Швейцария (рис. 5.34). Автор — Г. Ислер (Бургдорф). Размеры обо-
лочек варьируются в широких пределах. Пологие оболочки переменной
кривизны, с плоским контуром, очерченные по форме идеальной мем-
браны (мыльной пленки). При равномерной нагрузке такие оболочки
находятся в чисто безмоментном напряженном состоянии и, таким об-
разом, являются оптимальными по несущей способности и расходу ма-
териалов2. Оболочки армируют одинарной сеткой (в краевых зонах —
двойной). Бортовые элементы — предварительно напряженные. В цент-
ре оболочки обычно устраивают фонари из светопроницаемой пласт-
массы, диаметром до 5 м. Оболочки бетонируют на инвентарной опа-
лубке с поддерживающими лесами из стальных труб.

Оболочки в форме сомкнутых сводов для складского здания в Ха-
нау, ФРГ. Авторы — В. Фуксштайнер (Дармштадт), Г. Элерт (Ханау).

1 Проемы устраивают (прорезают) после распалубки. — Прим., ред.

- См. примечание редактора на стр. 164.
Рис. 5.31. Надувная опалубка для
сферических оболочек (Чехослова-
кия)

/ — опорное кольцо; 2 — пневматиче-
ская оболочка; 3 — днище резервуара;
4 ~ арматура железобетонной оболоч-
ки: 5 — фартук; 6 — деревянный бру-
сок; 7 — анкерный 6oni

Рис. 5.32. Оболочки «Бинишелл»
(Италия)

/ — подготовка площадки н установка
вентиляторов с устройством воздухо-
водов; 2 — укладка пневматической
опалубки и арматуры; 3 — укладка бе-
тона; 4 — поддув пневмооболочки и уп-
лотнение бетона; 5—выдерживание
пневмооболочки под давлением до
твердения бетона; 6 — распалубка

Зак 303
Рис. 5.34. Вспарушенные пологие оболочки

Размеры: £ = 12,6 м (квадрат), Н=2 м, d=6 см; площадь покрытия—
1200 м2.

Неразрезное покрытие из оболочек выполнено без диафрагм; ендо-
вы между смежными оболочками утолщены для размещения арматуры,
воспринимающей главные растягивающие усилия. Оболочки рассчита-
ны как круговые цилиндрические, с учетом собственной изгибноп жест-
кости. Армирование — готовыми сетками. Оболочки выполнены з моно-
литном железобетоне, с применением передвижной опалубки (стои-
мость опалубки составила около 25% общей стоимости покрытия). Бето-
нирование покрытия было выполнено за 10 недель; одновременно исполь-
зовалось 7 комплектов опалубки. Расход стали — 9 кг!м2 покрытия. В
порядке эксперимента в качестве каркаса для опалубки были использо-
ваны криволинейные облегченные стальные балки типа «Кайзер», ос-
тавляемые в бетоне как арматура; это позволило дополнительно сокра-
тить расходы на устройство лесов.

Сборные оболочки

Пологие оболочки малых размеров для перекрытий и покрытий

В СССР, Индии, Корейской Народно-Демократической Республике,
США и других странах были разработаны конструкции небольших
сборных оболочек двоякой кривизны для междуэтажных перекрытий и
покрытий. Они не получили широкого распространения, поскольку обыч-
ные плоские плиты перекрытий обладают значительными преимущества-
ми, прежде всего в отношении технологии изготовления. Кроме того,
элементы значительных размеров при форме, близкой к квадрату, не-
удобны для транспортирования. 1

В Индии Рамашвами разработал легкие соорные элементы для пе-
рекрытий размером 1,IX 1,1 м (рис. 5.35,а), состоящие из предваритель-
но напряженной контурной рамки и неармированной пологой оболочки
толщиной 2,5 см [5.29].

В КНДР, по предложению Штенкера, были проведены опыты по
применению сборных элементов двоякой кривизны (рис. 5.35,6). Такие
элементы были использованы при строительстве универмага в Хам-
хыне. Они имеют довольно большие размеры (4,2X4,2 м) и изготовлены
на строительной площадке.

Аналогичные элементы для перекрытий были разработаны Г. К.
Хайдуковым в СССР и Оллгудом в США. В сравнении с основной про-
дукцией современной промышленности сборного железобетона такие
элементы вряд ли перспективны для серийного производства — это за-
висит от структуры ценообразования в каждой конкретной стране. В не-
которых случаях решающим фактором может оказаться конструктивная
целесообразность применения сборных элементов этого типа.

Пологие оболочки больших размеров

для покрытий

Размеры матриц, условия транспортирования и монтажа ограничи-
вают габариты сборных оболочек, изготовляемых в виде целых эле-
ментов. Поэтому такого типа оболочки с большими размерами по длине

Рис. 5.35. Мелкоразмерные сборные оболочки двоякой кривизны для перекрытий и по-
крытий

а — в Индии; б — в КНДР
и ширине применяются редко; они не имеют ни конструктивных, ни эко-
номических преимуществ. Например, в Польше Залевским была раз-
работана конструкция сборных оболочек двоякой кривизны с размера-
ми 6X12 м, толщиной .3 см и массой 8,5 т, изготовляемых на бетонных
матрицах; однако распространения эти оболочки не получили.

Оболочки положительной гауссовой кривизны (двояковыпуклые)
являются оптимальными для железобетонных покрытий, прежде всего
большепролетных. По сравнению с другими типами оболочек они от-
личаются большей устойчивостью, относительно малой величиной сдви-
гающих усилий, изгибающих и крутящих моментов, небольшими разме-
рами растянутых зон; тем самым обеспечивается наибольшая эффектив-
ность использования материала. В результате такие конструкции обла-
дают весьма малым собственным весом и дают возможность перекры-
вать большие помещения без внутренних опор. Однако, несмотря на эти
преимущества, оболочки рассматриваемого типа в течение длительного
времени не получали широкого распространения из-за сложности
устройства лесов и опалубки, необходимости в ряде случаев устройства
двойной опалубки; невозможности по конструктивным и производствен-
ным соображениям реализовать теоретически возможную минимальную
толщину оболочки (при малых и средних пролетах); сдерживающим
условием является также отсутствие практически приемлемых рекомен-
даций для проектирования. Выход, очевидно, заключается в том, чтобы
были выполнены основные требования к конструкциям, сформулиро-
ванные в табл. 5.2.

Если бы удалось создать конструкции, основанные на эффектив-
ных формах двояковыпуклых оболочек и одновременно удовлетворяющие
условиям индустриального изготовления и монтажа, то это означало бы
оптимальное решение проблемы перекрытия больших пролетов (более
24 м).

Это перспективное направление получило признание и последова-
тельное развитие в СССР, где создано массовое производство техничес-
ки совершенных конструкций сборных оболочек двоякой кривизны.
Инициаторами этих работ были К. А. Глуховской, С. П. Чабурин, А. В.
Шапиро, М. Г. Костюковский. Б. В. Горенштейн и др.

Сборные сферические оболочки на квадратном плане, СССР (рис.
5.36). Конструкции разработаны Проектным институтом № 1 (Ленин-
град) и б. ЦНИПС (Москва) в 1952 г.; серийное производство начато
с 1961 г. Пролеты оболочек — 18, 24, 30, 36 и 102 м. Оболочки собира-
ются из ребристых плит трех типов размером 3X3 м. Сборка выполня-
ется на передвижных подмостях, с замоноличиванием швов. Диафраг-
мы— в виде предварительно напряженных сегментных ферм.

Опыт применения показал, что такие конструкции отличаются опти-
мальным расходом материалов (табл. 5.3) и простотой изготовления
сборных элементов; однако монтаж их слишком трудоемок и дорог, что
объясняется большой общей длиной швов, применением тяжелых под-
мостей и т. д. В связи с этим были разработаны конструкции так назы-
ваемых бочарных оболочек, которые оказались оптимальными.
3230

Рис. 5.36. Сборные большепролетные
сферические оболочки (СССР)

а — монтажная схема оболочки; б —сборные
элементы; б — общий вид покрытия в про-
цессе монтажа; / — крайняя плита; 2 —сред-
няя плита; 3 — угловая плита; 4 — узел соеди-
нения плит; 5 — ферма-диафрагма

Рис. 5.37. Сборные большепролетные бо-
чарные оболочки (СССР)

а — конструктивная схема и узлы; б — общий
вид покрытия в процессе монтажа
Т а б л и ц а 5.3

Технико-экономические показатели сборных оболочек двойной положительной
кривизны (СССР)

Размеры в м Расход материалов на 1 mz д Стоимость в руб]м* Трудоемкость в чел .-час}м*
бетона в м3 стали в кг изготовле- ния транспорта монтажа всего изготов- ления монтажа всего
18X18 0,076 9,1 5,56 0,32 4 9,88 1,4 2,82 4,22
24X24 0,074 9 5,54 0,3 3,13 8,97 1,34 2,25 3,59
36x36 0,081 9,7 6,99 0,34 2,52 8,85 1,37 1,75 3,12

Примечание. Показатели приведены для покрытий

зданий без мостовых кранов.

Сборные оболочки двоякой кривизны (бочарные оболочки) на пря-
моугольном плане, СССР (рис. 5.37) [5.30]. Конструкции разработаны
Проектным институтом № 1 (Ленинград) и Ленпромстройпроектом в
1962—1965 гг. Размеры оболочек: 1.5 = 12, 18 и 24 м, L2=QA, 30, 36, 48 и
60 м. Оболочки, очерченные по поверхности переноса, собирают из реб-
ристых плит одинарной кривизны размерами 3X12 м или 3X18 м. Тол-
щина плиты 3,5 см; высота ребер 20—25 см. Используются плиты двух
типоразмеров (рядовые и крайние). Диафрагмы и бортовые элементы—
в виде железобетонных предварительно напряженных балок или арок с
затяжками либо стальных ферм. Бетон марки 400. Преимущества кон-
струкции — минимальное число типоразмеров сборных элементов, отно-
сительно малая длина швов, простота монтажа (без подмостей) ит. д.
Оболочки обладают очень высокой несущей способностью при минималь-
ных затратах материалов. Просто выполняются проемы для верхнего
света. Возможна подвеска к покрытию кранов грузоподъемностью до
5 тс.

Весьма эффективны конструкции оболочек из длинных ребристых
плит (железобетонных или армоцемептных), укладываемых по сталь-
ным фермам-диафрагмам. Такие конструкции разрабатываются, в част-
ности, в Болгарии; главной целью является исключение трудоемких и
дорогостоящих работ по устройству подмостей.

Оболочки двоякой кривизны для автобусного гаража, Болгария
(рис. 5.38). Конструкция разработана в НИСИ (София); авторы —
А. Апостолов и др. Размеры покрытия: 7.5 = 40 м, L2 = 7l м. Конструкция
покрытия разработана в двух вариантах. Монолитная оболочка.
После устройства бортовых элементов производится бетонирование обо-
лочки на передвижной опалубке, отсеками шириной по 4 м, с постанов-
кой временных затяжек (рис. 5.38,а). Сборная оболочка. Борто-
вые элементы — монолитные. Оболочка выполняется из панелей мето-
дом навесной сборки, от углов к вершине, с постановкой временных ди-
агональных затяжек (рис. 5.38,6). Сравнение показало преимущества
сборного варианта.
Рис. 5.38. Схемы вариантов по-
крытия автобусного гаража
(Болгария)

а — монолитная оболочка: 1 — мон-
тажные затяжки; 3 — передвижная
опалубка; б — сборная оболочка:
1 — опорное ребро; 2— каисольиое
ребро

2. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Любая оболочка двоякой кривизны может и должна быть сконст-
руирована таким образом, чтобы форма ее оптимально обеспечивала
статическую работу железобетонного покрытия. Такой конструкцией
почти всегда является безмоментная оболочка, в которой действуют
преимущественно мембранные усилия, а влияние изгибных усилий не-
значительно. Форма и конструкция оказываются, таким образом, не-
разрывно связанными, и решать их следует как единое целое, что при-
нято понимать под тектоникой сооружения. Это требование обязательно
для любых сооружений, независимо от их экономических показателей.

С другой стороны, если речь идет о создании экономически оптималь-
ной конструкции покрытия, то форма его ограничивается рядом вполне
определенных параметров.

Оба эти критерия формообразования оболочек вполне согласуются
между собой лишь в немногих случаях, чаще же они вступают в доволь-
но серьезное противоречие. Устранить его можно в процессе оптимиза-
ции конструкций, как было -сделано, например, для балок-оболочек;
однако это целесообразно лишь в тех случаях, когда речь идет о много-
кратном повторении конструкции. Для индивидуальных сооружений
оптимизация является проблематичной; достаточно лишь чтобы стои-
мость конструкции не превосходила некоторого заранее обусловленного
предела. Однако и здесь остается в силе принцип единства формы и
конструкции.

Совершенно неправильно, к сожалению, часто встречающееся на
практике положение, когда выбор формы оболочки осуществляет либо
инженер-конструктор, либо архитектор, причем и тот и другой руковод-
ствуются в значительной степени интуитивными соображениями. В пер-
вом случае проектирование сводится к более или менее детальному
расчету конструкции, во втором, по существу, — «к работе «дизайнера».
Такой подход к проектированию не соответствует современному пони-
манию тектоники.

Задача архитектора и инженера-конструктора состоит в том, чтобы,
с самого начала сотрудничая с технологом, разработать форму оболоч-
ки в строгом соответствии с законами, установленными природой. Тем
самым можно избежать п противоестественных форм, и «конструкций
ради конструкций», и всякого рода неоправданных осложнений при воз-
ведении сооружений.

Применительно к оболочкам двоякой кривизны чрезвычайно прос-
тые и четкие принципы формообразования сформулировал в своих ра-
ботах П. Чонка. Он предлагает принимать в качестве исходной формы
оболочки идеальную мембрану и варьировать очертание поверхности
оболочки и условия ее опирания таким образом, чтобы обеспечить вы-
полнение условий равновесия и достаточно простой расчет мембранных
усилий. Этот подход правилен, если речь идет о безмоментных оболоч-
ках, где вообще исключается экономически невыгодное изгибное напря-
женное состояние. Аналогичные принципы использовали в своих проек-
тах оболочек Залевокий, Ислер, Рамашвамп, Харренстьен; такое на-
правление определяется созданием оболочек «равного сопротивления».
Эти идеи нашли развитие в работе Хоцлера |’5.31], дополнившего их
критериями оптимального расхода материала и максимальной эконо-
мичности конструкции оболочки. Во всех этих работах обнаруживается
весьма значительное влияние геометрии поверхности на распределение
усилий в оболочке.

Существенные предпосылки и возможности формообразования обо-
лочек двоякой кривизны обобщены в табл. 5.4.

Необходимо иметь в виду, что сравнение сферических оболочек,
цилиндрических оболочек и складок, выполненное Хоцлером, показало
(рис. 5.39) незначительное (на 2—3%) различие площадей их поверх-
ности при одинаковой стреле подъема. Таким образом, одним только
изменением формы этих или аналогичных оболочек нельзя достичь
сколько-нибудь существенной экономии, тогда как при изменении тол-
щины оболочки эффект оказывается весьма значительным (при умень-
шении толщины с 7 до 6 см экономия бетона составляет 15%). Поэтому
выбирать форму оболочки следует на основе сравнения различных ва-
риантов, имея в виду, что уменьшение расхода материала имеет смысл
лишь в том случае, если достигаемая при этом экономия компенсирует
повышение стоимости изготовления оболочки, связанное с усложнением
ее конструкции.
Рис. 5.39. Зависимость площади поверхности пологих оболочек от стрелы
подъема (по Хоцлеру)

/ — сферическая оболочка; 2 —круговая цилиндрическая оболочка; <3 — складка

Рис. 5.40. Возможные формы сечения
оболочек двоякой кривизны
а — однослойные, сравнение по площади
поверхности; б — двухслойные (по Эскил-
лану)
Это относится и к другим типам оболочек двоякой кривизны; толь-
ко следует учитывать, что придание поверхности оболочки волнистого
или складчатого очертания для повышения ее устойчивости существенно
влияет на общую площадь поверхности (рис. 5.40,а).

Критерий общей устойчивости зачастую является решающим для
несущей способности оболочек двойной положительной кривизны, и его
нужно учитывать с самого начала при выборе формы оболочки. Устой-
чивость должна быть обеспечена преимущественно увеличением кривиз-
ны оболочки, а не ее толщины; в отдельных случаях возможны и от-
ступления от этого правила. При перекрытии больших пролетов может
оказаться необходимым принять конструкцию в виде двойной оболоч-
ки — по типу, предложенному Эскилланом (рис. 5.40,6). Эту схему сле-
дует применять лишь в тех случаях, когда ни одна из других форм не
дает требуемого эффекта.

Особое внимание необходимо уделять стабильности формы оболоч-
ки во времени, с тем чтобы исключить существенное уменьшение 'кри-
визны поверхности оболочки в целом или отдельных ее участков. По-
этому желательна предварительная оценка деформаций оболочки, воз-
можных в процессе ее возведения.

При разработке форм оболочек двоякой кривизны важна опти-
мизация геометрии и напряженного состояния по принципу «купола
равного сопротивления». Этот принцип, подробно разработанный
В. Флюгге, был успешно использован в ряде проектов оболочек. В осе-
симметричной оболочке при любой форме меридиана и любой нагрузке
возможно безмоментное напряженное состояние, если не считать срав-
нительно небольшого краевого эффекта. «Куполом равного сопротивле-
ния» называется оболочка, во всех точках которой под действием собст-
венного веса действуют одинаковые напряжения. Толщина оболочки при
этом будет переменной — подобно тому, как переменную толщину имеет
натянутая па произвольный контур мыльная пленка под действием сил
поверхностного натяжения, соответствующих мембранным усилиям в
оболочке. Таким образом, условием равенства мембранных усилий во
всех точках оболочки является наряду с определенной формой мериди-
ана также и определенное распределение нагрузок в соответствии с из-
менением толщины оболочки.

Такой принцип формообразования оказывается неприменимым для
многих обычных оболочек двоякой кривизны, формы которых принима-
ют возможно более простыми, из условия применения традиционной
опалубки. Современные методы устройства опалубки позволяют широко
использовать этот принцип. Для каждой формы оболочки существует
некоторый предельный пролет, определяемый отношением оДоп/у (где
Одоп — допускаемое напряжение в материале оболочки, у — его объем-
ный вес); для «купола равного сопротивления» предельный пролет име-
ет максимальное значение.

В. оболочке вращения опорное растянутое кольцо должно распола-
гаться ниже линии перемены знака кольцевых усилий; поэтому, поло-
гие сферические и конические оболочки часто имеют в меридиональном
сечении переходную кривую в опорной части. Эта переходная зона час-
тично воспринимает распор, работая на растяжение.

Нагрузки

1 группа — основные симметричные нагрузки, полностью учитывае-
мые во всех случаях: собственный вес оболочки; собственный вес борто-
вых элементов; постоянная нагрузка; снеговая нагрузка (симметричная).

II группа — несимметричные нагрузки, учитываемые только в оп-
ределенных случаях: снеговая нагрузка (несимметричная), ветровая
нагрузка.

111 группа — симметричные и несимметричные нагрузки и воздейст-
вия, учитываемые лишь в случаях, когда они могут существенно повли-
ять на усилия в оболочке: температура, усадка бетона, ползучесть бе-
тона, смещения опор и т. п.

При проектировании оболочек наиболее важен правильный учет
нагрузок I и II групп, характера их распределения и величины (табл.
5.5). Нагрузки и воздействия III группы во многих случаях можно не
учитывать, особенно при наличии достаточной теплоизоляции и при чет-
ких условиях опирания оболочки; поэтому никогда не следует экономить
на соответствующих конструктивных мероприятиях.

Расчет

Характерной особенностью современного развития оболочек двоя-
кой кривизны является многообразие и вариабельность их форм (см.
рис. 5.1). Поэтому определить усилия в оболочке часто весьма трудно,
если* не вводить существенных упрощений, касающихся формы оболоч-
ки и граничных условий. Неизбежна, таким образом, идеализация кон-
струкции и известная приближенность расчета; важное значение в свя-
зи с этим приобретает испытание моделей. Для многих оболочек вообще
не существует готовых «рецептов» расчета. В последние годы, однако,
появилась весьма обширная и фундаментальная литература теорети-
ческого характера [5.34—5.42].

В табл. 5.6 приведены некоторые важнейшие рекомендации для
практического расчета, которые следует принимать критически для каж-
дого конкретного случая.

В случаях, когда форма оболочки не поддается точному статическо-
му расчету, а также при больших пролетах рекомендуется провести ис-
следования на модели оболочки, с целью более точного определения уси-
лий п деформаций и проверки устойчивости.

Отметим несколько моментов, которым следует уделять особое вни-
мание при расчете.

Свободные края. Расчет сферических оболочек с точечными опора-
ми и свободными краями достаточно известен; его можно выполнить без
особых затруднений, пользуясь работами Флюгге или Хааса. Решение
большей частью представляется в рядах Фурье. Решение по безмомент-
ной теории, которое дал Чонка, можно распространить и на оболочки с
произвольным очертанием меридиана и определять краевые усилия,
заменяя оболочку сферой, вписанной в опорный контур; при этом обычно
Таблица 5.4

Рекомендации по выбору форм оболочек двоякой кривизны

Основные требования
к формам оболочек

Возможные формы поверхности оболочек
ре коменд у ем ые | и ер еком е нду е м ы е

А. Статико-конструктивные
требования

1. Обеспечение устойчивости
оболочки (повышение устойчиво-
сти возможно увеличением кри-
визны, созданием 1Волнистого или
складчатого профиля поверхно-
сти, либо устройством двойной
оболочки).

2. Достаточно большой подъ-
ем (для очень пологих оболочек
характерны большие усилия,
значительные пластические де-
формации, недостаточная устой-
чивость, большое влияние кра-
евого эффекта и необходимость
устройства сложных бортовых
элементов).

3. Простота математического
описания и расчета.

4. Отсутствие особых точек (в
том числе точек нулевой кривиз-
ны и кручения) и особых линий
(в том числе прямолинейных ре-
бер).

5. Обеспечение восприятия вер-
тикальных нагрузок.

6. Плавное изменение толщи-
ны (для уменьшения изгибных
напряжений толщину оболочки
следует принимать возможно
меньшей, увеличивая ее только у
краев).

7. Устройство бортовых эле-
ментов без переломов и резких
изменений сечения, с четкими ус-
ловиями опирания.

Б. Функциональные
и производственные требования

1. Учет условий изготовления
(для монолитных оболочек из
обычного бетона — ограничение
уклонов во избежание устрой-
ства двойной опалубки).

2. Простота опалубки и арми-
рования.

3. Для сборных оболочек —
минимальное количество типо-
размеров элементов.

4. Соответствие уклонов виду
кровельного покрытия.

5. Учет требований светотехни-
ки и акустики.

С преобладанием сжи-
мающих усилий: вспа-
рушенные, эллиптиче-
ские или сферические
поверхности; крестовые
и сомкнутые своды;
подъемистые параболо-
иды и конусы; торои-
дальные поверхности

Со значительными зо-

нами растягивающих

усилий:

пологие параболические,
гиперболические и ги-
перболо-параболические

поверхности; коноиды,
цилиндры, пологие кону-
сы

Монолитные оболочки

С прямолинейными
образующими; цилинд-
ры, коноиды, конусы,
гиперболические парабо-
лоиды

Сборные оболочки

Сферические, поверх-
ности переноса, торои-
дальные поверхности;
конусы (пологие и подъ-
емистые), коноиды

Вспарушенные, эл-
липтические или сфери-
ческие поверхности; кре-
стовые и сомкнутые
своды

(кроме балок-оболочек)

Параболические и ги-
перболо-параболические,
крестовые и сомкнутые
своды
Таблица 5.5

Расчетные нагрузки для оболочек положительной гауссовой кривизны

Нагрузка Характер ее распределения Необходимость учета Способ расчета
Собствен- ный вес оболочки Собствен- ный вес бортовых элемен- тов В соответствии с ве- сом несущих элементов конструкции Компоненты нагрузки распределяются между оболочкой и бортовыми элементами Во всех случаях, при возможно более точном учете веса материала В большинстве случа- ев В общем случае — разложение нагрузки (отнесенной к единице поверхности) на нор- мальную и тангенциаль- ные составляющие по координатным осям. Нормальную составляю- щую обычно представ- ляют в виде грузовой функции. Для пологих оболочек разложения нагрузки по осям не де- лают
Постоян- ная (вес теплоизо- ляции, кровли, И т. д.) Обычно принимается равномерно распреде- ленной по поверхности оболочки (при неравно- мерном распределении усредняется) Во всех случаях Суммируется с собст- венным весом оболочки
Снеговая Обычно принимается равномерно распреде- ленной: по всей поверхно- сти оболочки В большинстве случа- ев То же
только на участ- ках поверхности с уклонами менее 40е При достаточном за- пасе по прочности и устойчивости »
Неравномерная на- грузка (от снеговых ме- шков, наледей и т. п.) Учитывается как ан- тисимметричн а я н а тру з - ка в случаях: значи- тельной гибкости обо- лочки, существенного или не поддающегося учету влияния гранич- ных условий на крити- ческую нагрузку, мало- го запаса устойчивости; недостаточно устойчи- вых неподкрепленных свободных краев Учитывается специ- альными грузовыми функциями (в рядах) аналогично односторон- нему ветровому отсосу. При проверке устойчи- вости заменяется экви- валентной равномерно распределенной нагруз- кой
Ветровая на обо- ло чку В пологих оболоч- ках — преимущественно отсос. неравномерно распределенный по по- верхности Обычно не учитывает- ся, если среднее значе- ние нагрузки меньше собственного веса обо- лочки 1 Учитывается специ- альными грузовыми функциями, либо сум- мируется с собственным весом. Подробнее см. [5.32—5.33]
Продолжение табл. 5.5

Нагрузка Характер ее распределения Необходимость учета Способ расчет5
Ветровая В подъемистых обо- Определяется в каж-
на обо- лочках — отсос с под- дом конкретном случае.
дочку ветренной стороны и в вершине, напор с на- ветренной стороны В особых случаях рас- пределение ветровой нагрузки уточняется испытанием моделей в аэродинамической трубе
Ветровая Компоненты нагруз- В большинстве слчча-
на борто- вые эле- менты ки распределяются ме- жду оболочкой 'И борто- вы1м элементом ев

Таблица 5.6

Рекомендации по расчету оболочек двоякой положительной кривизны

Области «расчета Рекомендуемые методы расчета Литература
Оболочки вращения: сферические оболочки Безмоментная и моментная теории [5.32, 5.43]
(купола) Безмоментная теория [5.44]
эллипсоиды (купола) То же [5.44]
параболоиды (купола) » [5.45]
конические оболочки Параболоиды на треугольном Безмоментная и моментная тео- рии Безмоментная теория [5.46] [5.47]
и квадратном плане
Эллипсоиды на треугольном То же [5.48]
плане
Пологие сферические оболоч- Безмоментная и моментная теории [5.49]
ки
Полигональные крестовые и Безмоментная теория Моментная теория [5-4-]. [5.505.51] [5.43, 5.47]
сомкнутые своды Оболочки на эллиптическом Безмоментная теория [5.53] [5.47]
плане
Оболочки переноса Безмоментная и моментная тео- [5.54]
ри и Безмоментная теория (сравнение с расчетом по моментной теории) Безмоментная теория (при не [5.55] [5.56]
Пологие оболочки на плоском слишком большом различии глав- ных кривизн возможен расчет как пологой сферической оболочки) Безмо'ментная и моментная тео- [5.52]. [5.57]
контуре (вспарушенные или мем- ри и
бранные оболочки)
Расчет на устойчивость — [5,45].
[5.47|, [5.58-5.59]
достигается вполне приемлемая точность. Приближенный метод расче-
та предложил также Видеман.

Свободные края куполов с точечным опиранием часто отличаются
не только пониженной устойчивостью. В этих краях возникают усилия
распора, воспринимаемые обычно опорным кольцом или диафрагмами
криволинейного очертания,, в которых действуют как растягивающие
усилия, так и изгибающие моменты. Кроме того, подкрепление краев це-
лесообразно и для повышения жесткости оболочки в целом. Бортовые
элементы можно рассчитывать обычными методами строительной меха-
ники.

Бек предлагает рассчитывать оболочки в форме сферического сег-
мента по безмоментиой теории, без учета краевого эффекта. Нагрузки
на оболочку подбираются таким образом, чтобы усилия, действующие
по нормали к краю, обращались в нуль; при этом условия совместности
деформаций оболочки и бортового элемента не обеспечиваются. Борто-
вые элементы рассчитываются на нагрузку от собственного веса и сдви-
гающих усилий в оболочке.

Напряжения от краевых моментов в местах сопряжения оболочки
с бортовыми элементами оказываются для оболочек двоякой кривизны,
как правило, не очень большими; поэтому их можно определить приб-
лиженно, из расчета заменяющей цилиндрической оболочки. К. Хрубан
п П. Ч-онка дают для такого расчета простые формулы. Краевой эф-
фект очень быстро затухает по мере удаления от защемленного края
оболочки. У оболочек с точечными опорами так рассчитать можно
лишь среднюю часть свободного края (примерно на 60% его длины).
Часто бывает целесообразно выполнить расчет краевого эффекта как
для стадии нормальной эксплуатации оболочки, так и в предельном
состоянии, с тем чтобы выяснить, не начинается ли образование трещин
и пластических шарниров именно с краевых вон.

Для большинства безмоментных оболочек вращения характерно
существование линии перемены знака кольцевых усилий; ниже этой
линии оболочка оказывается растянутой в кольцевом направлении.

Углы и опорные зоны

Для сферических оболочек, оболочек переноса и т. п., имеющих
примерно постоянную толщину, существенное значение имеют главные
растягивающие усилия, возникающие в углах п вблизи опор, причем
усилия эти определяются довольно, просто. Для восприятия таких уси-
лий следует предусматривать соответствующую арматуру, располагае-
мую вдоль их траекторий; иногда эту арматуру выполняют с предва-
рительным напряжением. Более сложным оказывается определение
напряженного состояния в угловых зонах оболочек, толщина которых
значительно увеличивается к опорам. В таких случаях можно1 считать,
что напряженное состояние оболочки в угловой зоне близко к безмо-
ментному, если только угол достаточно сильно отличается от прямого;
однако ограничение различия деформаций оболочки и бортового эле-
мента может привести к появлению значительных изгибных напряже-
ний. В. Церна предлагает в таких случаях вводить в расчет некоторую
заменяющую систему, всспринимающую опорные реакции.

Особого исследования требует краевой эффект в угловых зонах
оболочки, когда в них возникает напряженное состояние чистого сдвига,
при котором оболочка практически не может воспринимать нагруз-
ку. Это бывает, если угол составляет около 90°. В этом случае напря-
женное состояние уже не является безмоменгным, и угловая зона обо-
лочки работает, как плита.

Во всех более сложных случаях рекомендуется исследовать напря-
женное состояние угловых зон оболочки на моделях.

Устойчивость

Точно рассчитать устойчивость оболочки в целом, как правило,
невозможно; поэтому ограничиваются проверкой устойчивости отдель-
ных элементов конструкции. Следует при этом иметь в виду, что запас
устойчивости при двухосном сжатии всегда меньше, чем при сжатии в
одном направлении и растяжении— в другом.

Практически проверяют устойчивость самой оболочки (в вершине),
а при необходимости — и устойчивость сильно нагруженных бортовых
элементов. Более подробная проверка необходима для оболочек пере-
менной кривизны. Эллиптические и аналогичные оболочки можно рас-
считывать на устойчивость по формулам для сферических оболочек,
если только кривизна мало меняется в пределах расчетной зоны.

Ступень устойчивости оболочки может быть охарактеризована
«коэффициентом смелости» d2IR2, где d — толщина оболочки, R— ра-
диус кривизны; этот показатель для ряда оболочек положительной кри-
визны приведен в табл. 5.7. Более обоснованно использование для
оценки различных конструкций оболочек параметра diR'1, или d/R (по
И. Гийону); обратную величину R2/d выражают обычно в км. И. Гийон
предлагает принимать /?2/с/<50 км; d!R> 1,5-10—3; «коэффициент сме-
л ости » cPjR2 > 2 • Ю~6.

Таблица 5.7

Геометрические параметры некоторых железобетонных куполов

Место постройки Толщина d, м Радиус кривизны Я, * Wio3 У?2/d, км «Коэффи- циент сме- лости» <У2/У?2-108
Лион о,1 85 1,18 72 1,4
» ... ... 0,075 60 1,25 48 1,56
Клидон 0,075 51 1,47 34,6 2,18
Мацуяма 0,075 50 1,5 33,4 2,24
Альбукерке 0,125 78,5 1,59 49,4 2,54
Альсериас 0,09 50 1,8 27,8 3,2
Белград 0,09 50 1,8 27,8 3,26
Пуэрто-Рико 0,15 76,5 1,96 39 3,86
Дортмунд 0,085 43 1,97 21,8 3,9
Г амбург 0,13 65 2 32,6 4
Франкфурт-на-Майне 0,13 50 2,6 19,2 6,8
Наиболее опасны в смысле потерн устойчивости неподкрепленные
краевые зоны оболочек; поэтому следует либо утолщать оболочку в
этих зонах, либо предусматривать мощные бортовые элементы. Следу-
ет также учитывать, что формы оболочек, образованные развертываю-
щимися поверхностями (например, сомкнутые своды), относительно
мало устойчивы; в этих случаях устойчивоть должна быть обеспечена
достаточной жесткостью самой оболочки и бортовых элементов (ребер).

К расчету критических нагрузок необходимо подходить осторожно.
Данные разных авторов по этому вопросу весьма противоречивы. Ре-
зультаты, полученные на основе испытаний моделей оболочек из ме-
талла и пластмасс, не могут быть безоговорочно распространены на
железобетонные оболочки. То же относится и к результатам теорети-
ческих работ, базирующихся на предположениях об однородности, ли-
нейной упругости и изотропии материала оболочек. Для железобетон-
ных оболочек характерны неоднородность материала, разного рода
дефекты изготовления и необратимые пластические деформации; все
это приводит к существенному снижению критической нагрузки-. -Целе-
сообразно принимать в расчетах на устойчивость коэффициент1 0,15
(по X. Шмидту); часто этот коэффициент принимают равным 0,12.
Расчет устойчивости лучше вести не по критической нагрузке, а по
критическим напряжениям; это позволяет проверить те зоны оболочки,
в которых действуют максимальные нормальные сжимающие усилия.

Для практических расчетов устойчивости можно также использо-
вать значения длины волн выпучивания оболочки, вычисленные теоре
гпчески пли определенные при испытании моделей; при этом критичес-
кое напряжение вычисляется как для прямого стержня единичной
ширины, имеющего ту же толщину, что и оболочка, и теряющего устойчи-
вость с той же длиной волны-.

Усадка и ползучесть бетона могут вызвать заметное изменение
кривизны, особенно пологих оболочек. В расчетах оболочек этим обыч-
но пренебрегают, а при проверке устойчивости — необходимо учиты-
вать. Увеличение -модуля упругости бетона с его возрастом может в
значительной -мере компенсировать уменьшение -кривизны; -однако в
запас устойчивости лучше вводить в расчет пониженное значение мо-
дуля. Вообще ввиду неточности данных о действительной упругости
бетона следует воздерживаться от чрезмерно «точных» расчетов и
всегда предусматривать некоторый запас. Коэффициент запаса устой-
чивости обычно принимают равным v==3 ;- 5, в зависимости от гранич-
ных условий.

3. РАСЧЕТ СЕЧЕНИИ

При расчете сечений и конструировании армату-ры необходимо
придерживаться -следующих основных правил.

Рекомендуется во- всех случаях, когда это позволяет -статический
расчет, определять траектории главных усилий в -оболочке, -особенно в

1 Имеется в виду коэффициент k в формуле для критической нагрузки на оболочку: q =
— k Е (d/R)1, где Е — модуль упругости. — Прим, перев.
углах, у опор и у краев. Это дает возможность ясно представить на-
пряженное состояние оболочки и выбрать соответствующую схему ар-
мирования. Рабочую арматуру, в том числе предварительно напряжен-
ную, размещают в растянутых зонах оболочки, по траекториям главных
рпотягивающих усилий.

При расчете сечений необходимо выполнять следующие условия;

1) должна быть обеспечена устойчивость оболочки;

2) сжимающие напряжения в бетоне не должны превосходить до-
пускаемых;

3) растягивающие напряжения должны быть восприняты армату-
рой; дополнительным условием может быть отсутствие трещин или ог-
раничение их ширины.

Первое условие должно быть выполнено заранее (см. п.2), два
других более подробно сформулированы в п. 3 главы 1. Поскольку в
оболочках двоякой положительной кривизны действуют преимущест-
венно сжимающие усилия, третье условие относится главным образом
к растянутым зонам оболочки (в углах), а также к растянутой части
сечения в зонах изгиба от краевых моментов. Необходимо, кроме того,
предусматривать арматуру для восприятия кольцевых растягивающих
усилий в нижней части эллиптических или сферических оболочек.

Сжимающие напряжения в оболочке оказываются, как правило,
значительно меньше допускаемых, поскольку толщина оболочки опре-
деляется расчетом на устойчивость. Значения допускаемых напряже-
ний можно принимать по данным п. 3 главы 1, если статический расчет
является достаточно надежным; в противном случае сжимающие напря-
жения от расчетных усилий не должны превышать, в зависимости от ти-
па оболочки, V2 или 2/3 допускаемых.

Арматуру можно рассчитывать по указаниям п. 3 главы 1. Для
зон оболочки с относительно' большими растягивающими усилиями
следует производить проверку по трещинообразованию; размеры этих
зон по возможности не должны превышать соответствующих значений
для круговых цилиндрических оболочек.

Для очень пологих оболочек необходимо' учитывать уменьшение
кривизны, вызванное упругими и пластическими деформациями.

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ

Армирование

При конструировании арматуры сохраняют силу те же основные
положения, что и для оболочек одинарной кривизны (см. п. 4 главы 1).
Поэтому здесь отмечены только важнейшие особенности армирования
оболочек двоякой кривизны и даны примеры.

Различают арматуру: конструктивную (основную); размещаемую
вдоль траекторий главных растягивающих усилий; воспринимающую
изгибающие моменты в краевых зонах.

Рабочую (расчетную) арматуру устанавливают в тех зонах обо-
лочки, где действуют растягивающие мембранные усилия, главные
растягивающие усилия, растягивающие напряжения от изгибающих мо-
ментов, а также в зонах действия сосредоточенных нагрузок. Поскольку
в значительных по размерам зонах оболочки, где от нагрузки возникают
только сжимающие усилия, могут появиться растягивающие усилия от
температуры и усадки бетона, рекомендуется армировать и эти зоны,
чтобы предотвратить появление трещин. Без армирования можно остав-
лять только сжатые зоны очень небольших оболочек. Сжатую зону
оболочки достаточно армировать одной сеткой, размещаемой обычно
посредине толщины. Иногда оболочку (в том числе сжатую зону) ар-
мируют двумя сетками; это определяется толщиной оболочки, а также
возможными напряжениями от температуры и усадки. Существенное
значение имеет вид теплоизоляции и состав бетонной смеси.

Виды арматуры. Для арматурных сеток следует применять стерж-
ни малого диаметра; шаг стержней принимают с таким расчетом, что-
бы процент армирования был не менее минимально допустимого, нс и
ненамного превышал его. Недостаток таких тонких плоских сеток из
обычной арматурной стали состоит в том, что они легко деформируют-
ся в процессе арматурных работ, а выправление их не поддается конт-
ролю и трудоемко. Этого недостатка нет у сеток из более упругой
холоднотянутой арматурной стали; поэтому их применение предпочти-
тельно, особенно' для оболочек с относительно большими радиусами
кривизны. Трудности возникают лишь при укладке сеток на участках
с большой кривизной. В конечном счете, выбор того или другого вида
арматурной стали определяется условиями простоты производства ар-
матурных работ.

Размещение арматуры. В отношении шага стержней, толщины за-
щитного слоя бетона, длины нахлестки в стыках арматуры и т. п. сле-
дует руководствоваться указаниями и. 4 главы 1.

Размещать арматуру строго ПО' траекториям главных растягиваю-
щих усилий не вполне экономично'. Оболочки, как правило, армируют
сетками, размещая их стержни примерно вдоль траекторий; если это
условие не выполняется, следует увеличивать количество1 арматуры в
соответствии с указаниями п. 3 главы 1. Конструктору, таким образом,
предоставлена возможность проявить изобретательность и выбрать
схему армирования, обеспечивающую минимальный расход стали и
простоту производства работ. Только в тех зонах оболочки, где дейст-
вуют большие по величине главные растягивающие усилия (в углах, у
опор, у краев), следует размещать арматуру вдоль траекторий этих
усилий (преимущественно в диагональных направлениях). В борте-
вых элементах и опорных зонах необходимо предусматривать доста-
точное количество поперечной арматуры (хомутов). Арматура, воспри-
нимающая изгибающие моменты в краевых зонах, должна иметь дос-
таточную заделку.

Примеры армирования обол о ч ек двоякой кривизны

Пологая сферическая оболочка на точечных опорах (общественный
зал «Эхима», Япония) (рис. 5.41). Безмоментная зона оболочки арми-
рована пересекающимися стержнями трех направлений, размещенны-
a}

опор и отверстий: в — основная арматура
оболочки
1830

*н* 150 *1

A-A,

ли;

элементов

70{ 525
1 1'5

монтажные пет-

2 — стык сборных

Рис. 5.42. Арми-
рование сборного
элемента пологого
сферического ку-
пола (Польша)
Рис. 5.43. Армирование сферического купола с опиранием в шести точках (зал собра-
ний заводов «Хёхст», по Беку)

а—сечение оболочки и бортовой арки на опоре; б—то же, посередине пролета бортовой арки:
1— кольцевая арматура оболочки; 2—10 — поперечная арматура бортовых арок и краевых зон обо-
лочки; И— предварительно напряженная арматура; 12 — арматура затяжек; /3 — водоотвод с по-
крытия (арматурные сетки оболочки условно не показаны)

18300 . 3050

Рис. 5.44. Армирование ку-
пола в форме эллипсоида
вращения с опиранием в
трех точках (Городской
театр в Дортмунде, фирма
«Диккерхоф и Видман»)
а — геометрическая схема купо-
ла; б — схема армирования обо-
лочки и бортового элемента:
/, 4, 5, 9 — рабочая арматура в
краевых зонах; 2, 7 — радиаль-
ная арматура; 3, 8—кольцевая
арматура; 6 — монтажные
стержни; 10 — предварительно
напряженная арматура; 11 —
сетка

Рис. 5.45. Армирование ку-
пола тороидальной формы
(Гонолулу, по Брэдшоу)
/ —- линии равных толщин обо-
лочки; 2 — одинарная сетка;
3 — двойная сетка
ми в срединной поверхности. Краевые зоны армированы радиально рас-
положенными стержнями. Опорное кольцо — с обычной арматурой. У
опор и отверстий установлена дополнительная арматура.

Сборная пологая сферическая оболочка (Краков, Польша) (рис.
5.42) разделена на секторы и армирована аналогично монолитной. Сты-
ки арматуры в швах—внахлестку. Опорное кольцо — предварительно
напряженное.

Сегментная сферическая оболочка на точечных опорах (зал заво-
дов «Хёхст», ФРГ) (рис. 5.43) армирована двумя сетками с размером
ячейки 100 мм: нижняя — из стали периодического профиля диамет-
ром 5,5 мм-, верхняя — из гладкой стали диаметром 5,5 и 5 мм. Схема
армирования принята из условия восприятия сосредоточенных нагрузок
на оболочку. Кольцевой пояс оболочки на высоту' 5 м от уровня верха
бортовых арок выполнен с дополнительным армированием.

Сегментная эллипсоидальная оболочка на трех опорах (Дортмунд,
ФРГ) (рис. 5.44) армирована верхней и нижней сеткой, с радиально
и тангенциально направленными стержнями; размер ячейки от 15 до
25 см. В углах и у краев установлена дополнительная арматура.
Стержни для восприятия краевых изгибающих моментов расположены
перпендикулярно к 'бортовым элементам. Схему армирования угловых
зон можно считать образцовой, несмотря на ее сложность. Дополни-
тельная продольная арматура размещена в пять рядов вверху и внизу
сечения. Скалывающие усилия воспринимаются хомутами. Бортовые
элементы—предварительно напряженные, поэтому принятое количест-
во обычной арматуры представляется завышенным.

Тороидальный купол на четырех опорах (Гонолулу, США)
(рис. 5.45). Верхняя часть купола армирована одной сеткой из ради-
ально и тангенциально направленных стержней, размешенных в сре-
динной поверхности; размер ячейки — около 30 см. Краевые и угловые
зоны армированы верхней и нижней сетками. Стержни 'Ориентированы
вдоль траекторий главных усилий. Наибольшее количество арматуры
сконцентрировано в опорных зонах.

Оболочка переноса (Бринмоур, Англия) (рис. 5.46) армирована
по всей поверхности верхней и нижней сетками с квадратной ячейкой
размером 15 см. В углах установлена дополнительная косая арматура,
слегка искривленная в плане. Бортовые элементы выполнены с обыч-
ной арматурой.

Оболочка переноса (ГДР) (рис. 5.47) армирована одной сеткой,
размещенной в срединной поверхности. Дополнительная диагональная
арматура установлена в краевых зонах и в углах.

Вспарушенные оболочки (ФРГ и Швейцария) (рис. 5.48) армирова-
ны одной или двумя сетками с мелкой ячейкой; сетки заводят в борто-
вые элементы на длину 45 см. Бортовые элементы — предварительно
напряженные.
Таким образом, применяемые на практике схемы .армирования
весьма многообразны ,и не унифицированы; поэтому конструктору каж-
дый раз приходится решать эту задачу заново, проявляя необходимый
творческий подход. Однако некоторые общие тенденции в конструиро-
вании арматуры могут бытысформулированы.

Оболочка армируется конструктивно по всей поверхности, в том
числе и в зонах чистого сжатия; в этих зонах арматура необходима
для предупреждения усадочных трещин.

Конструктивную арматуру в .виде сетки достаточно размещать в
один ряд, в срединной поверхности оболочки. Это решение обычно при-
меняют для сферических оболочек, оболочек переноса, вспарушенных
оболочек и т. п. Возможные схемы конструктивного армирования пока-
заны на рис. 5.49.

Часто оболочку армируют двумя сетками — верхней и нижней.
Выбор такого решения может определяться большой толщиной обо-
лочки, необходимостью избежать трещин вследствие усадки бетона
или температурных напряжений (особенно при отсутствии наружной
теплоизоляции), сосредоточенными нагрузками или отверстиями и
т. д. В этих случаях принимают схемы армирования по рис. 5.49.

Везде, где это возможно по условиям производства работ, следует
применять готовые арматурные сетки, размещая их таким образом,
чтобы обеспечить простоту сопряжений с арматурой в углах и опорных
зонах. Иногда применяют также армирование отдельными стержнями.
При размещении сеток в краевых и угловых зонах важно, чтобы
стержни по возможности были направлены вдоль траекторий главных
усилий; в этом отношении предпочтение должно быть отдано сеткам из
перекрещивающихся стержней. В растянутых опорных зонах оболочек
вращения необходимо предусматривать распределенную арматуру.

Армирование краевых зон. Борто-
вые элементы оболочек армируют в-
соответствии с обычными нормами ~
для стержневых железобетонных кон-
струкций; особое внимание следует
уделять установке поперечной арма-
туры (хомутов). Часто бывает весьма
целесообразно отводить продольную
арматуру бортовых элементов (обыч-
ную или предварительно напряжен-

Рис. 5.46. Армирование оболочки переноса
(Бринмоур, по Арупу и Дженкинсу)

/ — сварные сетки с ячейкой 15 см (вверху н внизу);
2 — дополнительная арматура в углах
Рис. 5.47. Конструктивная схема и армирование оболочки переноса (ГДР, по Хоцлеру)
а — план и боковые виды: б — сечения бортовых элементов: / — по длинной стороне; 2 — по корот-
кой стороне
Рис. 5.48. Армирование вспарушенной пологой
оболочки (Швейцария, по Ислеру)

Рис. 5.49. Размещение конструктивной арма-
туры в оболочках двоякой кривизны

1 — в два ряда; 2 — в один ряд; 3 — с радиально-
кольцевым расположением стержней; 4 — из сварных
сеток, с нахлесткой; 5 — из перекрещивающихся
стержней в трех направлениях

пую) в угловые зоны оболочки, в соответствии с направлением растя-
гивающих усилий. В краевых зонах оболочки следует предусматривать
двойную арматуру с достаточной заделкой ее в бортовых элементах;
кроме того, в этих зонах необходима дополнительная сквозная арма-
тура, размещаемая вдоль краев.

Армирование угловых зон. Эти зоны часто являются единственными
(не считая участков действия краевых моментов), где арматура тре-
буется по расчету. В угловых зонах оболочек переноса и сферических
оболочек устанавливают диагональную арматуру, размещая ее .вдоль
траекторий главных растягивающих усилий, между двумя сетками
конструктивной арматуры. Дополнительная арматура для восприятия
больших по величине растягивающих усилий необходима также в
спорных зонах. Часто в этих зонах следует предусматривать предвари-
тельно напряженную арматуру или, по крайней мере, устанавливать
достаточное количество хомутов. Непосредственно у опор в оболочке и
бортовых элементах устанавливают распределительную арматуру в ви-
де 'Веерообразно расположенных стержней. Конструкция арматуры в
углах оболочки оказывается весьма 'Сложной, поэтому ее детальной
проработке следует уделять особое внимание, чтобы упростить произ-
водство работ.

Предварительное напряжение

В оболочках двоякой кривизны с предварительным напряжением
арматуры выполняют обычно угловые и опорные зоны (при большой
величине главных растягивающих усилий), бортовые элементы и за-
тяжки, размещаемые в грунте.

Угловые зоны. В углах большепролетных оболочек часто возника-
ют большие по величине растягивающие усилия (направленные при-
мерно по биссектрисе угла), для восприятия которых требуется слиш-
ком большое количество обычной арматуры. Целесообразно поэтому
предусматривать в этих зонах дополнительную напрягаемую арматуру,
обтягивающую угол, либо отводить в эти зоны взаимно пересекаю-
щиеся напряженные пучки из бортовых элементов. На рис. 5.50 пока-
зана схема армирования угла оболочки напряженными пучками типа
КА (системы Ф. Хольцмана). Усилие предварительного напряжения в
каждом из пучков составляет 40 тс, причем верхние шесть пучков (на
схеме) натягиваются с двух концов, остальные— с одного. На рис. 5.51
показана предварительно напряженная арматура оболочки в виде пуч-
ков, веерообразно расходящихся в углах (система «Диккерхоф и Вид-
ман») .

Бортовые элементы. Предварительное напряжение этих элементов
рекомендуется при больших пролетах оболочек. Применяя предвари-
тельное напряжение, можно обеспечить выравнивание изгибающих
мо'ментов от собственного веса и снеговой нагрузки в процессе ползу-
чести и усадки бетона и, кроме того, создать обжатие оболочки напря-
женными пучками, связывающими ее углы. На рис. 5.52 показана схе-
ма напряженного армирования бортовых диафрагм оболочки в виде
эллипсоида вращения, опертой в трех точках. Арматурные пучки систе-
мы «Диккерхоф и Видман» длиной 45 м натягиваются с обоих концов.

Предварительное напряжение часто применяют для растянутых
опорных колец сферических и тому подобных оболочек. При этом ис-
пользуются как отдельные напряженные пучки, так и натяжение арма-
туры методом намотки. В последнем случае, как и при устройстве ре-
зервуаров, напрягаемую арматуру заанкеривают в специально устраи-
ваемых бетонных приливах. На рис. 5.53 показано интересное конст-
руктивное решение общего опорного' кольца двух пологих сферических
оболочек, образующих единую дискообразную систему (см. рис. 5.5).
Эта схема расположения напрягаемой арматуры кольца основана на
детальном анализе напряженного состояния конструкции.

Предварительное напряжение бортовых элементов оболочек пере-
носа и сферических оболочек возможно и при сравнительно небольших
222
Рис. 5.50. Размещение напрягаемой ар-
матуры в опорной зоне купола зала со-
браний заводов «Хёхст» (по Беку)

Рис. 5.51. Размещение напрягаемой ар-
матуры купола аудитории университета
в Гамбурге (по Купферу)

/ — арматурные пучки (показаны частично);
2 — ветоовые стены-диафрагмы

пролетах; его применяют в тех случаях, когда в краевых зонах оболоч-
ки при малой ее толщине действуют значительные по величине растя-
гивающие напряжения от нормальных усилий и изгибающих моментов.
Кроме того, благодаря предварительному напряжению бортовых эле-
ментов уменьшается величина изгибающих моментов, возникающих в
них у примыкания к углам оболочки (рис. 5.54).

"Затяжки. Очень часто, особенно при слабых грунтах, отдельно сто-
ящие фундаментные опоры оболочек связывают между собой затяж-
ками. Затяжки применены почти во всех крупных купольных покры-
тиях с точечными опорами, причем они или размещены в грунте, или
включены в конструкцию самого покрытия. При расчете затяжек учи-
тывают усилия распора, а также дополнительные усилия, вызываемые
осадками грунта и т. д. Натяжение затяжек может быть выполнено
как до бетонирования купола, так и непосредственно перед его распа-
4-

Рис. 5.53. Размещение напряга-
емой арматуры в опорном
кольце купола (выставочный
зал «Хет Эволюон», по Дясте-
РУ)

Рис. 5.52. Размещение напрягаемой арматуры в
бортовых элементах купола (Городской театр в
Дортмунде)

1 — анкерные устройства

арма-

Г = 19250

Рис. 5.55. Размещение затяжек между опо-
рами купола (планетарий в Бохуме)

1 — поверхность скольжения фундамента; 2 — бе-
тонное основание; 3 — натяжное устройство

Рис. 5.54. Размещение напрягаемой ср'”
туры в бортовых элементах купола (рынок
в Лондоне)

лубкой или снятием монтажных креплений. Непосредственно под фун-
даментами и вокруг них желательно устраивать буферный слой из
легко сжимаемого грунта, с тем чтобы обеспечить возможность неко-
торой подвижки. На рис. 5.55 показана конструкция затяжки, разме-
щенной в грунте. При возведении очень больших куполов между фун-
даментами устраивают трубчатые каналы, ib которых при необходи-
мости (например, при увеличении нагрузки на покрытие) размещают
дополнительные затяжки; площадь сечения этих затяжек может дости-
гать 10—20% основных. В отдельных случаях распор от оболочки
может быть частично передан на грунт (особенно при скальных грун-
тах). Особое внимание следует всегда уделять защите затяжек от огня.
Конструктивные детали

Разработка отдельных узлов конструкции имеет весьма важное
значение как для большепролетных, таи и для сравнительно неболь-
ших купольных покрытий. Это в равной мере относится и к решению
теплоизоляции, водоотвода, освещения (естественного и искусственно-
го) и т. п. Ни в коем случае не следует рассматривать как нечто вто-
ростепенное п вопросы акустикп, поскольку весьма нередко случалось,
что изящные по конструкции и экономичные купольные покрытия
имели совершенно неудовлетворительную акустику. В конечном счете
стоимость их существенно повышалась в связи с необходимостью спе-
циальной акустической обработки.

Из числа конструктивных деталей особого внимания требует уст-
ройство опорных узлов, а также отверстий и проемов в оболочках.

Опорные узлы. Важным условием долговечности и трещиностойко-
сти оболочек двоякой кривизны является четкость конструктивного
решения узлов сппрания в соответствии с принятой статической схе-
мой конструкции. Это касается как устройства основания, так и самих
узлов опирания — особенно для крупных оболочек. Опирание оболочек
осуществляется обычно посредством листовых или чашечных шарниров
из резины (неопрена), роликовых и балансирных (качающихся) опор,
сферических шарниров, подвесок и т. п. Примеры узлов опирания воз-
веденных оболочек показаны на рис. 5. 56—5.60.

Однако' авторы некоторых конструкций, даже при очень больших
пролетах, сознательно отказываются от устройства подвижных опор.
Примером такой конструкции является покрытие Дворца выставок в
Париже (И. Эскиллан); узлы опирания оболочки после ее возведения
были замоноличены бетоном. Правда, это сооружение стоит на скаль-
ных породах. Вообще такого рода решения допустимы лишь в тех слу-
чаях, когда отсутствует какой-либо риск, поскольку стоимость опорных
устройств ничтожна по сравнению с обшей стоимостью строительства.
Не лишне напомнить п о тех преимуществах, которые дает применение
упругих прокладок из резины (неопрена) в узлах опирания оболочек:
это четкая реализация условий опирания, исключение горизонтальных
усилий в поддерживающих конструкциях, существенное снижение рас-
калывающих усилий в бетоне п т. д.

Узлы опирания оболочек являются прежде всего элементами кон-
струкции; тем не менее они могут быть использованы и как вырази-
тельные элементы архитектурного облика сооружения, что1 видно из
рис. 5.58, б н 5.59, б.

Отверстия и проемы. Целесообразность устройства в оболочках
больших проемов сомнительна по статическим и конструктивным сооб-
ражениям. Однако во многих случаях избежать их не удается. При уст-
ройстве небольших отверстий (диаметром до Л м) вполне достаточно
предусмотреть дополнительную арматуру по их периметру. Большие
проемы следует делать с закругленным очертанием во избежание кон-
центрации напряжений в углах. По периметру проемов оболочку сле-
дует утолщать либо устраивать ребра (что более трудоемко); в обоих
Рис. 5.56. Опирание купола на
неопреновые прокладки (зал соб-
раний университета в Сассексе)
а — сечение по опоре-простенку; б —
то же, по оконному проему; 1 — про-
кладка из пенополистирола; 2 —-сбор-
ная железобетонная плита

Рис. 5.57. Опирание купола на стальные кат-
ковые опоры (общественный зал «Эхлма»)
а — сечение на опоре; б — то же, между опорами;

1 — стойки оконного заполнения

Рис. 5.58. Опирание купола на
цилиндрические шарнирные
опоры (зал собраний заводов
«Хёхст»)

а — конструкция опоры; б, в — об-
щий вид
Рис. 5.59. Опирание купола на сферические шарнирные опоры
(обсерватория на горе Юмихари, Япония)

а — конструкция опоры; б — общий вид

Рис. 5.60. Опирание купола на
подвесках (церковь в Цюрихе,
Швейцария)
Рис. 5.61. Армирование ку-
пола при устройстве боль-
шого проема (атомный ре-
актор близ Мюнхена)
/ — хомуты диаметром 8 мм-.
2 — дополнительная рабочая ар-
матура диаметром 8 мм с ша-
гом 400 мм

случаях необходимо устраивать дополнительный арматурный каркас
с хомутами, заведенными в оболочку для восприятия краевых момен-
тов. Иногда арматуру оболочки у отверстия не обрывают, а обводят
вокруг него (рис. 5.61); однако это делается только' при значительной
величине нормальных усилий в оболочке. В обычных случаях участок
оболочки, примыкающий к отверстию, рассчитывают как плоский диск
и соответствующим образом армируют. При этом рекомендуется уста-
навливать дополнительную арматуру перпендикулярно нормальным
усилиям, траектории которых перерезаны отверстием [5.60].
Глава 6 ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЕ ПАРАБОЛОИДЫ
(ГИПАРЫ)

1. РАЗВИТИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Для оболочек, возводимых в монолитном железобетоне,
наиболее удобными являются геометрические формы с прямолинейны-
ми образующими. Среди них существуют два типа поверхностей, обра-
зованных семействами пересекающихся прямых: это гиперболический
параболоид (гипар) и гиперболоид вращения. Плоскости, касательные
к этим поверхностям, различны в различных точках образующей; по-
верхности называются иеразвертывающимися, пли косыми линейчатыми
поверхностями.

Поверхность оболочки в форме пипара образуется перемещением-
прямой АВ (образующей), параллельной плоскости XZ, вдоль двух
непараллельных и непересекающихся прямых ВС и AD (рис. 6.1). Се-
чение этой поверхности плоскостью OZAC представляет собой пара-
болу, обращенную выпуклостью вверх, а сечение плоскостью OZBD —
параболу, обращенную выпуклостью вниз. Любая плоскость, парал-
лельная плоскости OXY, дает в пересечении с поверхностью гиперболу..
Гипар, таким образом, можно рассматривать как особого вида коноид..

На рис. 6.2 показаны некоторые основные формы покрытий из обо-
лочек-гипаров; эти формы могут применяться в самых разнообразных
сочетаниях.

Разновидностью гипара является седловидная оболочка (рис.
6.2,ж). Она ограничена четырьмя линиями главных кривизн; два се-
мейства образующих ее поверхности проектируются на плоскость пла-
на в виде двух семейств параллельных прямых. Так называемые нор-
мальные седловидные оболочки характеризуются тем, что соотношения
стр'ел подъема их контурных линий и соотношения сторон имеют зна-
чения 4, 16,36 и т. д. При этих соотношениях поперечные усилия на кон-
туре отсутствуют, а в самой оболочке действуют постоянные по длине
нормальные усилия.

Впервые покрытия в виде седловидных оболочек были построены
во Франции в 1932 г. Описание этих конструкций, весьма смелых для
тогдашнего состояния исследований и строительной техники, выполне-
но Ханом [6.1]. Вскоре и в других странах, в том числе в Испании и в
Чехословакии [6.2], получили признание преимущества этого типа обо-
лочек. Они состоят в том, что, несмотря на двоякую кривизну поверхно-
сти оболочки, опалубка ее может быть выполнена весьма просто — из
Рис. 6.2. Возможные формы покрытий из оболочек-
гипаров

прямых досок, уложенных вдоль одного из семейств прямолинейных
образующих.

Следующий этап в развитии оболочек-гипаров явился непосредст-
венным результатом работ Ф. Канделы (Мексика) [6.4]. Разработан-
ные им зонтичные оболочки склада в Мехико (рис. 6.3) и широко из-
вестное покрытие ресторана в Сочимилко (рис. 6.4) послужили приме-
ром для создания многообразных конструкций такого1 типа в других
.странах Америки и Европы.

Ниже приведены некоторые примеры, иллюстрирующие тенденции
развития оболочек-гипаров.
Рис. 6.3. Покрытие скла-
да в Мехико (автор —
Ф. Кандела)

Рис. 6.4. Покрытие ре-
сторана «Лас манантиа-
лес» в Сочими.тко, Мек-
сика (автор — Ф. Канде-
ла)

1 — оболочка толщиной 4 см,
армированная сеткой диа-
метром 4 м.ч с ячейкой
100 мм; 2 — дополнительная
арматура 8019; 3 — затяж-
ки в грунте 5025
Покрытие гаража в Линкольне, Англия [6.8] (рис. 6.5.). Авторы:
архитекторы Д. Холл, С. Скорер, Р. Брайт, инж. К. Хайнал-Коньи
(Лондон). Размеры: Bi=29,3 м, В2 = 32,6 м, d = 6,3o см (в углах — до
23 см)-, сечение наружных бортовых балок 30X45 см, внутренних —
30X76 см. Покрытие состоих из четырех оболочек-гипаров, размером
каждая 14,5X14,5 м, разделенных посредине световой вставкой. Опи-
рается покрытие на железобетонные колонны, а также на стальные
стойки, которые служат только для исключения прогибов свободных
углов оболочек. Горизонтальные усилия распора в нижних опорных
точках покрытия (порядка 100 тс) воспринимаются сборными предва-
рительно напряженными диагональными затяжками. Принятая конст-
рукция оказалась наиболее дешевой по сравнению с покрытием з виде
одной оболочки переноса или трех цилиндрических оболочек. Оболочки
возведены попарно, с двукратным использованием деревянной опалуб-
ки п стальных трубчатых лесов. Чтобы обеспечить огнестойкость конст-
рукции, толщина защитного слоя бетона принята равной 38 мм для
обычной арматуры и 89 мм — для предварительно напряженной.

Покрытие выставочного павильона в Ростоке, ГДР (рис. 6.6). Ав-
торы— арх. Э. Кауфман (Росток), инж. У. Мютер (Бинц). Размеры:
28X28 м, d = 7 см, площадь покрытия 800 м2. Значительная кривизна в
двух взаимно перпендикулярных направлениях обеспечивает устойчи-
вость оболочек. Оболочки выполнены из бетона марки 450; расход ста-
ли (марок StA-I п StA-III)—40 кг)м2. При возведении были при-
менены деревянная опалубка и стальные трубчатые леса. На опалубку
израсходовано’ 600 м2 строганых шпунтованных досок, 230 .и3 обычных
досок, 9 .и3 бруса.

Покрытие здания многоцелевого назначения в Росток-Люттен-
Кляйне, ГДР (рис. 6.7). Авторы: архитекторы Кауфман и Пашт (Рос-
ток), инж. Мютер (Бинц). Размеры: 47X47 м, d = 7 см. Покрытие сос-
тоит из четырех оболочек-гипаров; бетон марки 450. Расход стали (ма-
рок StA-I и StA-III) — 10 кг/м2. Оболочки бетонировали последова-
тельно, с перестановкой стальных трубчатых лесов и опалубки. Первые
три оболочки забетонированы при помощи крана, последняя — с приме-
нением торкрет-установки типа S 3. Время возведения одной оболочки
(включая устройство опалубки, армирование, бетонирование и распа-
лубку) составило 6 недель.

Интересными .примерами оболочек-гипаров являются покрытие ав-
тозаправочной станции в Мершем-Муре, Англия (рис. 6.8); покрытие
торгового центра в Малакове, Франция — комбинация оболочки и вися-
чей системы пролетом 30 м (авторы — арх. К- Себиллотт, инж. Р. Сар-
жер) (рис. 6.9); зал конгрессов «Шизуока», Япония (арх. К- Танге,
инж. И. Цубои).

Оболочки-гипары предоставляют архитектору и инженеру редкую
возможность свободного выбора архитектурного и конструктивного
решения, что особенно важно в тех случаях, когда сооружение должно
иметь монументальный характер, подчеркивающий его назначение шли
местоположение. Наряду с известными оболочками, построенными по
проектам Ф. Канделы, можно назвать и другие примечательные соору-
232
Рис. 6.5. Гараж в Линколь-
не (Англия)

а — общий вид: б — схема по-
крытия

жения, смелая конструкция и оригинальная форма которых, гармони-
чески сочетаясь, создают яркий художественный образ. Одним из при-
меров такого рода является покрытие над входом в здание ЮНЕСКО
в Париже (рис. 6.10). Двухконоольная оболочка покрытия опирается
на параболическую арку. Другой выдающийся пример — церковь в
Токио, построенная по проекту И. Цубои и Р. Насукава [6.9] (рис.
6.11), Конструкция -ее, состоящая из восьми тмпаров, выполнена в мо-
нолитном железобетоне и имеет в плане форму креста длиной 60 м и
шириной 45 м. Оболочки облицованы профилированными листами
нержавеющей стали.

Весьма часто применяются грибовидные покрытия из оболочек-
гипаров (см. .рис. 6.2,а). Такие покрытия могут быть отдельно стоящи-
ми либо многорядными — для перекрытия больших площадей. Отметим
Рис. 6.6. Выставочный павильон в Ростоке (ГДР)

Рис. 6.7. Покрытие из оболочек-гипаров в Росток-Люттен-Кляйне (ГДР)

два примера таких покрытий, примечательных в отношении конструк-
ции и методов возведения.

Покрытие здания фильтров станции водоочистки в Беренплатте,
Голландия (рис. 6.12) [6.7]. Авторы: арх. В. Квист (Роттердам),
инженеры А. Боума и X. Лооф (Дельфт). Размеры оболочек: 22X22 м,
d = 8 см, Н = 5,55 м. Двадцать грибовидных оболочек опираются на
Рис. 6.8. Автозаправочная станция в Мершем-Муре (Англия)

колонны, установленные с шагом 26 м. Полосы между оболочками ши-
риной 4 м перекрыты световыми фонарями, которые опираются «а
балки, связывающие углы смежных оболочек. Боковые грани мощных
опорных колонн скошены и расширяются книзу. Бортовые элементы
оболочек — предварительно напряженные. Испытания модели покры-
тая в аэродинамической трубе позволили определить кососимметрич-
ную ветровую нагрузку на оболочки. Опалубка оболочек пз щитов раз-
мером 0,92X0,92 м, облицованных пластмассой, была закреплена на
деревянных кружалах, поддерживаемых переставными лесами из
стальных труб. Опалубка колонн была выполнена из стеклопластико-
вых ребристых панелей, толщиной 6 мм. Применение такой опалубки
обеспечило геометрическую точность и высокое качество поверхности
бетона. Каждую оболочку объемом около 70 м3 бетонировали за один
день. Предварительное напряжение бортовых элементов было выпол-
нено в две стадии — до 60 и до 100% расчетного усилия.

Покрытие промышленного здания в Уингейте, Новая Зеландия
(рис. 6.13) [6.10]. Автор — Дж. Холлингс (Веллингтон). Размеры обо-
Рис. 6.9. Торговый центр в Малахове (Франция)

лочек: 17X47 м, d=6,5 см, Н — 2 м. Зонтичные оболочки покрытая
(21 шт.) опираются на колонны, установленные с шагом около 18 м.
Полосы между оболочками перекрыты пластмассовыми световыми фона-
рями. Углы смежных оболочек связаны растяжками из круглой ста-
ли. Бортовые элементы — предварительно напряженные. Оболочки рас-
считаны по безмсментной теории. Вся система покрытия была прове-
рена на действие сейсмических нагрузок. Заслуживает внимания метод
возведения оболочек с применением передвижной блочной опалубки
(см. рис. 6.13). Стоимость покрытия оказалась ниже по сравнению со
стоимостью стальной конструкции покрытия. Значительная экономия
была достигнута также благодаря устройству свайного основания под
колонны.

При возведении гипаров, точно так же как и других типов оболо-
чек, предпринимаются попытки реализовать преимущества современ-
ных технологических процессов и новых легких материалов. Эта тен-
денция связана с тем, что устройство опалубки при весьма сложных
Рис. 6.10. Вход в
здание ЮНЕСКО
в Париже (Фран-
ция)

Рис. 6.11. Цер-
ковь в Токио
(Япония)
126000

0^2

Рис. 6.12. Покрытие станции водоочистки в Беренплатте
(Голландия)

/ балки-связи; 2 — рулонная кровля; 3 — пробковые плиты; 4 — па-
ронзоляция; 5 — железобетонная оболочка
Рис. 6.13. Покрытие цеха в Уингейте (Новая Зеландия)

формах оболочек-гипаров оказывается достаточно трудоемким (хотя
опалубка и может быть изготовлена из прямых досок), что отрицатель-
но влияет на экономичность конструкций.

Оболочки-гипары из легкого бетона — покрытие плавательного бас-
сейна в Хэтфилде, Англия (рис. 6.14) [6.12]. Авторы — Бьюкенен и Ко-
ултер. Размеры покрытия (по наружному габариту здания): Bi = 43 м,
В2 = 50 м, d = 7,5 см. Покрытие состоит из четырех спаренных гипаров
различных размеров, нижними углами опирающихся на колонны, свя-
занные затяжками. Под выступающие углы оболочек, для исключения
их прогиба, подведены стальные трубчатые стойки. Оболочки рассчи-
таны по безмоментной теории. Оболочки и бортовые элементы выпол-
нены из легкого конструктивного бетона объемным весом около
1800 кг/м3, с заполнителем «литаг» (на основе гранулированной золы).
Такое решение обусловлено возможностью исключения специальной
теплоизоляции и дешевизной заполнителя. Состав бетона в весовых
частях: цемент—1; «литаг» крупностью до 5 мм—0,73; а крупностью
от 5 до 10 мм—1,27. Прочность бетона при сжатии в возрасте 7 су-
ток— 330 кгс!см2, в возрасте 28 суток — 430 кгс/см2. Поддерживающие
конструкции покрытая и сборные анкерные блоки затяжек выполнены
Рис. 6.14. Оболочки-гипары из легкого бетона в Хэтфилде (Англия)

1'3 тяжелого бетона. Оболочки бетонированы на деревянной опалубке
с поддерживающими лесами из стальных труб. Легкий бетон уклады-
вали без затруднений даже на крутых участках оболочек, и при вибри-
ровании бетон не сползал.

Оболочки-гипары из торкрет-бетона на самонесущей опалубке в
Лондоне, Англия [6.11] (рис. 6.15). Авторы — Флинт и Доу (Лондон).
Покрытие состоит из пяти гипаров, каждый размером по диагонали 20 м.
На арматурную сетку, закрепленную к стальным бортовым элементам
и натянутую по форме оболочек, были уложены изоляционные плиты,
на которые внизу торкретированием был нанесен слой бетона. До от-
вердения бетона сетку поддерживали леса из стальных труб. После
снятия лесов произошло предварительное напряжение бетона оболочек
во всех направлениях; кроме того, часть арматуры была натянута до-
полнительно.

Аналогичный метод возведения оболочек под названием «offset
wire» (уравновешивающая сетка) разработали и применили в США
Уолинг, Циглер и Кеммер [6.13]. На стальные бортовые элементы
оболочки натягивается проволочная сетка. По ней укладываются плиты
из пенопласта «стирофоум», поверх которых натягивается вторая сет-
ка. Обе сетки дополнительно натягиваются по форме оболочки, после
чего сверху наносится тонкий слой раствора. Таким образом создает-
ся самонесущая опалубка, на которую устанавливают ар1матуру и
обычными способами укладывают бетон. Нижнюю поверхность покры-
тия окрашивают. Сечение такой оболочки показано' на рис. 6.16.
Рис, 6.15, Покрытие из оболочек-
гипаров с несущими сетками и
подвесной опалубкой в Лондоне
(Англия)

Рис, 6.16. Сечение оболочки-гипа-
ра, возводимой по методу «offset
wire» (США)

/ — верхняя сетка; 2 — натяжные уст-
ройства. 5 — нижняя сегка; / — слой
раствора; 5 — железобетонная оболоч-
ка; о — теплоизоляция из пенопласта
«стирофоум»

В США при строительстве торгового центра зонтичные оболочки-
гипары были смонтированы методом подъема (рис. 6.17). За неделю
рдавалось изготовить и смонтировать (с четырьмя комплектами опалуб-
ки) около восьми таких оболочек размером 14X15 м. Этот метод возве-
дения оболочек оказался весьма экономичным.

Сборные оболочки-гипары, СССР. Конструкции этих оболочек
разработаны институтом Промстройпроект (Москва) в 1966 г. Размеры
оболочек: 30X30 м; толщина сборных плит 4 см. Оболочки состоят из
решетчатых бортовых диафрагм массой 20 т и сборных плит размером
3X3 м. Стыки плит — шпоночные, с выпусками арматуры. После уста-
новки диафрагм монтировали укрупненные элементы оболочки разме-
рами 15X3 м, каждый из пяти плит. При монтаже применяли перед-
вижные временные опоры-подмостн и специальные траверсы. Трудоем-
кость монтажа (в расчете на 1 л2 покрытия):

установка диафрагм . . .................. . .0,083 чел.-часа

» подмостей . . ................ .0,03 ?

укруппительная сборка плит......................... .1,184 »

монтаж плит . . , . ....................0,17 »

замоноличивание швов . . ....................0,277 »

Расход бетона — 0,09 л«3/Х2, стали — 17 кг/м2. Общая трудоем-
кость (в расчете на 1 л:2 покрытия): при изготовлении конструкций —
1,4 чел.-часа, при монтаже — 0,9 чел.-часа.

Наибольшую степень сборности имеют применяемые во многих
странах конструкции покрытий из балок-оболочек в форме гиперболи-
ческих параболоидов (рис. 6.18). Такие элементы изготовляют преиму-
щественно с предварительным напряжением арматуры стендовым спо-
Рис. 6.17. Зонтичные оболочки-гипары, монтируемые методом подъема (США)

Рис. 6.18. Покрытие из сборных оболочек-гипаров типа «Нормко» (ФРГ)

собой. Преимущество геометрической формы гипара проявляется в воз-
можности применения прямолинейных арматурных пучков, размещае-
мых вдоль образующих. Оболочка имеет такое очертание, что арма-
турные пучки посредине пролета располагаются в нижней части ее
сечения, а у опор — вблизи нейтральной оси сечения [6.14—6.16].
Применяют обычно гладкие балки-оболочки с предварительно напря-
женной арматурой либо балки-оболочки с продольным ребром жест-
кости и обычной арматурой. Эти конструкции разработаны во многих
вариантах (табл. 6.il); более подробные сведения об их применении и
размерах приведены .в главах 1 и 4.
2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

При надлежащем выборе геометрии поверхности гипары, как и
другие оболочки двоякой кривизны, обладают высокой несущей способ-
ностью, устойчивость п-шара обеспечивается благодаря кривизне раз-
ного знака в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В обо-
лочке-гипаре (рис. 6.19) действуют сжимающие усилия в направлении а
п растягивающие — в направлении б.

При равномерно распределенной нагрузке на оболочку нормаль-
ные усилия, направленные вдоль ее образующих, постоянны по их
длине. Это означает, что поперечная нагрузка на контуре оболочки
отсутствует и он нагружен только погонными сдвигающими усилиями.
Таким образом, главные нормальные усилия действуют в сечениях обо-
лочки!, расположенных под углом 45° к образующим.

Для восприятия сдвигающих усилий по контуру оболочки устраи-
вают бортовые элементы или ребра, в которых в зависимости от
взаимного расположения оболочек в покрытии могут возникать сжи-
мающие либо растягивающие усилия (см. рис. 6.2). Однако сильно
искривленные оболочки относительно небольших пролетов (до 30 .и)
могут п не иметь бортовых элементов; таковы, например, оболочки,
которые разработал Ф, Кандела.

Принцип статической работы оболочек-гипаров достаточно прост,
а формы их легко осуществимы. При этом необходимо' учитывать сле-
дующее.

Оболочка, как правило, не может воспринимать значительных вер-
тикальных нагрузок, приложенных к ее краям, в том числе нагрузок от
собственного веса бортовых элементов. Поэтому во всех случаях сле-
дует уделять особое внимание конструированию бортовых элементов и
их примыканий к оболочке; некоторые рекомендации по этому вопросу
приведены в табл. 6.2. То же относится и к пересечениям поверхностей
оболочек.

Возможные несимметричные нагрузки на оболочку могут привести
к появлению неуравновешенных усилий в бортовых элементах; в этом
случае равновесие оболочки в целом как жесткой апстемы оказывается
возможным лишь благодаря развитию деформаций изгиба. Тем не
менее в большинстве случаев впол-
не достаточен расчет оболочек-ги-
паров по безмоментной теории —
прежде всего для довольно жестких
оболочек при небольших пролетах
[6.18—6.21] и др.

Хороший обзор методов расчета
оболочек-гипаров различных форм
выполнил А. Хаас [6.29]. Сущест-
вуют такие формы гипаров, для ко-
торых необходим учет изгибающих

моментов, например, оболочки, по- Рнс 6Л9. Схема усилий ,в оболочке-ги-
верхность которых имеет во всех паре
Таблица 6.1

Показатели сборных балок-оболочек типа гипар
Расхоц на 1 м* проекции покрытия

Расчетная на- грузка в Л'гс/.ч2 (вклю- чая собствен- ный вес) Марка бе- тона Масса элемента Б т бетона в м$ стали в кг
обычная арма- тура преднапряжен- ная арматура всего
273 600 9,25 0,073 3,92 6,25 10,17
380 400 8 0,061 2,63 3,62 6,25
370 400 7,9 0,059 4,34 3,22 7,56
270 400 6,8 0,05 1,07 2,78 3,85
265 450 5,4 0,055 11,6 — 11,6
________________________________________________________12Щ_..

Рис. 6.20. Армирова-
ние грибовидных обо-
лонек-пипаров с раз-
мещением арматуры
а — параллельно краям:
б — диагональным; в —
в трех направлениях
точках отрицательную кривизну [6.27], или оболочки, у которых соот-
ношение пролета и конструктивной высоты предопределяет значитель-
ную гибкость конструкции. В связи с многообразием форм оболочек не-
возможно дать какие-либо универсальные рекомендации по их расчету;
инженеру-проектировщику самому надо принимать решение, руковод-
ствуясь достаточно ясными и доведенными до практических результатов
теоретическими работами [6.23], [6.24], [6.26], [6.27] и др. В частности,
Пари [6.31] дает ценное указание о том, что изгибающими моментами
в оболочке можно пренебречь, если отношение высоты подъема оболоч-
ки к длине ее стороны в плане более 0,2.

Оболочки-гипары отличаются значительной устойчивостью благо-
даря равнозначности кривизн в двух взаимно перпендикулярных нап-
равлениях. Поэтому обычно проверяется только устойчивость бортовых
элементов; иногда для этого' целесообразны модельные испытания.
Большое значение имеет возможно более точная оценка .величины уп-
ругих и пластических прогабов консольных угловых зон, особенно для
пологих гипаров. Если величина прогибов такова, что это может отри-
цательно повлиять на прочность самой оболочки пли других элементов
конструкции, то следует предусматривать в углах гибкие опоры, напри-
мер в системе наружных стен.
Конструкция н армирование бортовых элементов и ребер жесткости оболочек-гипаров

Примерная схема конструкции

Конструктивные мероприятия

Бортовые элементы и ребра бетонируются
отдельно от оболочки, на консольных участ-
ках — с учетом возможного прогиба оболоч-
ки. При отсутствии затяжек и жестких колон-
нах возможные горизонтальные перемещения
опорных точек могут быть уменьшены пред-
варительным смещением верха колонн; при
этом одновременно достигается выравнивание
моментов в ребрах. При действии собственно-
го веса покрытия система внутренних ребер
оказывается почти недеформируемой

Деформативность ребер консольных участ-
ков оболочки снижена благодаря облегчению
их сечения и эксцентричному расположению
их относительно оболочки. Сдвигающие уси-
лия в оболочке, действующие вдоль верхней
грани ребер, создают разгружающие изгибаю-
щие моменты в ребрах, что позволяет сущест-
венно увеличить моменты от собственного ве-
са оболочки

При малых деформациях оболочки армиро-
вание бортовых элементов обычное; при боль-
ших деформациях—предварительно напря-
женное. Предварительное напряжение позво-
ляет исключить деформации изгиба ребер от
собственного веса и ограничить от эксплуата-
ционных нагрузок

Сечения и арматуру можно рассчитывать в соответствии с указа-
ниями п. 3 главы 1. В зависимости от величины напряжений оболочка
армируется одной или двумя сетками, а также дополнительной диаго-
нальной арматурой. В большинстве случаев схема армирования может
быть достаточно простой (рис. 6.20). Изгибающие моменты в краевых
зонах воспринимаются двойной арматурой. Особая тщательность необ-
ходима при конструировании арматуры опорных участков оболочки.

Бортовые элементы или краевые зоны оболочки-гипара можно рас-
сматривать как элементы пространственной стержневой рамы. Дейст-
вующие вдоль этих элементов постоянные по величине сдвигающие
Размещение затяжек в покрытиях из оболочек гипаров
(затяжки показаны пунктиром)

Схема

Контурные усилия и размещение затяжек

Контурные усилия направлены к опорным угло-
вым точкам. Бортовые элементы сжаты. Нужна за-
тяжка между опорами

Контурные усилия направлены от опорных угло-
вых точек. Бортовые элементы растянуты. Необхо-
дима распорка между опорами

Контурные усилия направлены к опорным угло-
вым точкам. Нужны затяжки между опорами; за-
тяжки размещают в плоскости наружных стен

I Контурные усилия направлены к опорным угло-

I вьш точкам. Нужны затяжки между опорами, раз-
мещение их диагональное

| Опорные угловые точки располагаются посреди-
I не сторон покрытия в плане. Затяжки не нужны

Опорные угловые точки располагаются посредине
сторон покрытия в плаще. Затяжки нужны между’
опорами
Схема

Контурные усилия и размещение затяжек

Нужна затяжка между опорами

Затяжки не нужны

Затяжки, связывающие верхние концы колонн,
воспринимают горизонтальные равнодействующие
контурных усилий. Гибкие колонны, защемленные в
основании, воспринимают только горизонтальные
усилия от .внешних (ветровых) нагрузок

Затяжки связывают нижние концы колонн. Жест-
кие колонны, защемленные в основании, 'восприни-
мают горизонтальные составляющие контурных уси-
лий (с затяжками или без них)

Затяжки связывают нижние и верхние концы ко-
лонн и при их изгибе воспринимают горизонтальные
составляющие контурных усилий

усилия оказываются неуравновешенными в узлах и стремятся, таким
образом, деформировать раму, если жесткость ее невелика. К тому же
результирующие усилий в бортовых элементах и линиях пересечения
поверхностей оболочки не проходят точно через углы, в которых обо-
лочка опирается. Поэтому необходима постановка между опорами диа-
гональных затяжек или распорок (табл. 6.3). Бортовые элементы в ря-
де случаев следует рассчитывать не только на нормальные усилия, но
и на изгиб (особенно при больших прогибах).

Бортовые элементы, в которых действуют значительные растяги-
вающие усилия, часто выполняют с предварительным напряжением
арматуры (см. табл. 6.2); при этом следует руководствоваться указа-
ниями п. 4 главы 1.
Г л а в а 7.

КОНОИДАЛЬНЫЕ ОБОЛОЧКИ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗВИТИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Коноидом называют поверхность, образованную се>-
менствсм прямых (образующих), пересекающих под различными угла-
ми некоторую прямую и параллельных плоскости, перпендикулярной к
этой прямой. Направляющей коноида может быть парабола, дуга ок-
ружности или эллипса, цепная линия и т. п. Если взять пасть поверхнос-
ти конуса ABV с вершиной V и растянуть так, чтобы ее образующие”
проходили через абсциссу А'В', параллельную АВ и имеющую ту же
длину, причем их проекции на плоскость АВВ'А' были параллельны,
друг другу, то они будут являться образующими коноида (рис. 7.1).
Различные сочетания коноидальных поверхностей используются преиму-
щественно в шедовых покрытиях (табл. 7.1).

Первые коноидальные оболочки появились во Франции, когда пре-
обладали оболочки вращения и круговые цилиндрические оболочки, а
теория оболочек еще не располагала методами расчета коноидов. Позд-
нее коноидальные оболочки получили признание в Чехословакии, Ита-
лии и особенно в Польше, где разработкой этих конструкций, получив-
ших там название «французских коноидов», занимался В. Залевокий с
сотрудниками. К сожалению, в последние годы эти интересные формы
покрытий, эффективные в архитектурном и конструктивном отношениях
и экономичные (включая комбинированные коноидальные конструкции
из стальных ферм и сборных железобетонных плит), применяются

все реже.

Табл. 7.2 содержит сведения
о некоторых покрытиях из коно-
идальных оболочек, сооружен-
ных во Франции. Аналогичные
оболчки пролетами от 18 до 60 м
довольно широко применялись
также в Советском Союзе, в Ита-
лии, в Чехословакии (табл. 7.3).

Рис. 7.1. Геометрическая схема коноида
Л

Конструктивная схема

Характеристика

Область применения

Консольная оболочка, за-
крепленная по направляю-
щей АКВ к жесткой стене

Консольные навесы —
весьма эффективная кон-
струкция. Максималь-
ный вылет консоли опре-
деляется допустимым

I прогибом свободного

1 края оболочки

Оболочки опираются на
две параллельные стены
или иа два ряда колонн по
линиям АА' и ВВ'. Диаф-
рагмы в плоскостях направ-
ляющих АКВ выполнены в
виде арок. Вдоль линий
АА' и Вв' устраивают бор-
товые элементы

Шедовые покрытия с
прямолинейными ендова-
ми

Оболочки в виде усечен-
ных коноидов с криволи-
нейными направляющими
CD в ендовах. Крив из на
обеспечивает поперечный
уклон ендов и улучшает ।
статическую работу оболоч-|
к;н Диафрагмы выполняют ’
в виде ферм серповидного ‘
очертания либо в виде двух i
арок: нижняя образует не- (
сущую часть ендовы, а верх- |
няя (со стрелой подъема не
менее 'ДВ) — бортовой эле- :
мент оболочки. Диафрагмы
опираются на колонны.
Продольные бортовые эле-
менты—прямолинейные или
выгнутые кверху i

Шедовые покрытия с
криволинейными ендова-
ми, обеспечивающими хо-
роший водоотвод с по-
крытия. Недостаток кон-
струкции — уменьшен-
ная площадь остекления
д неравномерная осве-
щенность помещений

Оболочки-коноиды разме- |
шены навстречу друг дру- i
гу, благодаря чему повы- j
шается несущая способность
покрытия ;

Покрытия типа корот-
ких оболочек для про-
изводственных зданий
Табл и ц а 7.2

Примеры коноидальных оболочек, сооруженных во Франции

Место и год постройки Размеры оболочек Источник
Тип (по табл. 7.1) и ха- В, м L, м Я, м d, см
рзктсристика
конструкций
А Казо, 1931 6,25 — 5 —
А Ангар в Лове к-Пу- ленке, 1934 30 5 5 [7.1]
Б Ромильи, 1931 27,5 7,5 6,5 —
В Диафрагмы в виде железобетонных ферм, наклонное остекление Ольней-Буа 27 6 2 6 [7.2]
В Оболочки, подкреп- ленные ребрами; ар- ки-диафрагмы с за- тяжками; наклонное остекление Железнодорожный ремонтный завод в Шалоне-на-Марне, 1947 25 8 6,5 [7.3]
В Диафрагмы в виде рам параболического очертания Таблица 7.3 Рынок в Тулузе 20 10 7

Показатели типовых коноидальных оболочек i ЧССР)

Размеры оболочек в м Расход материалов па [ 1 .и2 проекции покрытия 1 Размеры оболочек в лг Расход материалов на 1 м2 проекции покрытия (включая диафрагмы)
(включа я диафрагмы) i
‘ i L бгТОНЙ в л 3 стали в кг в L бетона в м3 стали в кг
15 6 0,15 ' 15 24 1 9 i 0,2 21
18 6 0,15 ; 12 1 27 9 0,21 22
18 9 0,15 18 i 30 12 : 0,24 26
21 9 0,16 ! 20 !

Рассмотрим несколько примеров, свидетельствующих о заметных ус-
пехах в развитии конструкций коноидальных оболочек, достигнутых
при использовании сборных элементов, новых материалов и форм.

Коноидальные оболочки, ПНР (рис. 7.2). Авторы: 3. Игнатович,
И. Романьский, 3. Вальчина, В. Залевский (Варшава). Размеры обо-
лочек: В = 25,3 м, L — 1 м, d—7,5 см (в середине). Оболочки типа Б
(по табл. 7.1). Расход материалов на 1 м2: бетона—0,17 м3, стали—
15 кг. Теплоизоляция покрытия—из пенобетона. Оболочки сооружены
при помощи специальных комбайнов, включающих перемещаемую по
подкрановым путям опускную опалубку и оборудование для паропро-
й

ЕС

м С;

2 О Я

Е О

* Е У

Е о

чЗ О

ТОШ
трева бетона. Полный цикл возведения одной секции покрытия (разме-
ром 25,3X7 м) составлял 6—8 дней.

Коноидальные оболочки из легкого бетона в Грузии, СССР. Автор
В. Шаиш.мелашвили (Тбилиси). Размеры оболочек: В = 12 м, L = 12 м,
<7=10 см. Поверхность оболочек образована перемещением дуги окруж-
ности по прямолинейной (ендова) и круговой (бортовая арка) направ-
ляющим; кривизна оболочек постоянна в одном направлении и меняется
по линейному закону в другом. Оболочки выполнены из легкого бетона
.марки 90 (на туфовом заполнителе); бетонировали их на передвижной
опалубке.

Сборные коноидальные оболочки, Болгария (рис. 7.3). Автор
И. Доганов (София). Размеры оболочек: В = 18 .и , /_ = 7 м, d=3^-Q см.
Поверхность оболочек несколько отличается от коноида; ее образующими
являются не прямые линии, а пологие дуги окружности. Бортовые эле-
менты выполнены в виде двухшарнирных арок с затяжками. Оболочки
имеют ребра только по контуру и выполняются из сборных элементов
весьма малой толщины: на время монтажа края их подкрепляются лег-
кими стальными фермами. Контурные ребра омоноличивают бетоном,
образуя элементы бортовой арки. Расход материалов на1 .ч2:

сборных железобетонных элементов.......................0,066 м3

монолитного бетона . ..........................0,022 »

стали с пределом текучести 3500 кгс'с.ч2 ..............3,2 кг

обычной стали . . ..............................8,8 »

Бетон марки 200. Сборные элементы оболочек изготовлены на бе-
тонных матрицах. Швы между элементами шириной 10 см с соединением
арматуры внахлестку. Это одна из первых конструкций сборных обо-
лочек из тонкостенных элементов без ребер.

Большепролетное покрытие из коноидальных оболочек, ПНР
(рис. 7.4). Автор В. Залевский (Варшава). Размеры оболочек: В = 52 м,
А = 12 м, <7=74-10 см. Пространственные несущие конструкции покры-
тия имеют сложное очертание и состоят из коноидов, цилиндрических
секторов и балок-оболочек с затяжками. Такие конструкции с арочными
ребрами, образованными пересечением криволинейных поверхностей, от-
личаются плавным распределением усилий и повышенной устойчиво-
стью. Оболочки возведены в передвижной опалубке.

Коноидальные оболочки покрытия гаража в Сен-Дени, Франция
(рис. 7.5, 7.6). Конструкция разработана проектным бюро STUP (Па-
риж). Размеры оболочек: В = 30,5 м, В = 8,2 м, d = l см-, площадь по-
крытия 2840 м2. Оболочки образованы пересекающимися цилиндриче-
скими и параболическими поверхностями. Ендовы выполнены с пред-
варительным напряжением по методу Фрейссинэ.

Коноидальные оболочки покрытия спортзала в Бирмингеме, Англия
(рис. 7.7, 7.8). Авторы Чемберлен, Пауэлл, Бон, Флинт и Нейл. Размеры
-оболочек: В=8Х-4,5 м, L «25 м, <7=6,5 см. Покрытие состоит из вось-
ми эллиптических коноидов с наклонным остеклением в торцах, на на-
клонных рамных опорах из сборных элементов. Консольная часть по-
крытия с вылетом 7,5 м состоит из круговых коноидов. Бортовые эле-
Рис. 7.3. Сборные коноидальные оболоч-
” ки (Болгария)

а — схема конструкции; б — общий вид
ОК 8

Рис. 7.6. Гараж в Сен-Дени
089

Рис. 7.7. Спортзал в Бирмингеме (Англия)
менты оболочек длиной 25 м выполнены с предварительным напряже-
нием. Точный аналитический расчет системы покрытия оказался весьма
затруднительным, поэтому были проведены детальные модельные ис-
следования. Покрытие выполнено >в монолитном железобетоне, с ис-
пользованием обычной опалубки.

Покрытия системы «Зильберкуль» из стальных решетчатых арок и
конических оболочек, ФРГ (рис. 7.9). Конструкция разработана про-
ектным бюро «Нормко» (Эссен). Размеры оболочек: 5=214-65 м,
L — 7 м, d—7 см. Конструкция покрытия из стандартных элементов,
применяемая для зданий различных пролетов. Основные элементы—
легкие стальные решетчатые арки с предварительно напряженными за-
тяжками и железобетонные конические, оболочки ('монолитные или
сборные). Выпуски арматуры оболочек приварены к аркам, что обеспе-
чивает совместную работу арок и оболочек. Усилия предварительного
напряжения затяжек приняты с таким расчетом, чтобы в оболочках под
собственным весом возникали только сжимающие усилия и отсутство-
вали изгибающие моменты. Стальные арки повышают устойчивость
оболочек; к аркам могут быть подвешены отдельные грузы до 15 тс.

В сборном варианте оболочки выполняют из ребристых плит, при
этом стыки плит воспринимают сдвигающие усилия. На стадии монтажа
плиты работают по балочной схеме; чтобы обеспечить пространственную
работу сборной оболочки после замоноличивания стыков, ее напрягают
несколькими арматурными пучками. Монтаж покрытия начинается со
сборки стальных арок из трех — пяти секций, на временных подмостях.
После установки трех арок ставят опалубку и бетонируют оболочки (в
монолитной! варианте). После твердения бетона натягивают затяжки.
Одну секцию покрытия сооружают за неделю, а при сборном варианте—
не менее трех секций за две недели.

Коноидальное покрытие из стальных решетчатых арок и волнистых
балок-оболочек в Карл-Маркс-Штадте, ГДР. Авторы К. Меркель (Карл-
Маркс-Штадт), Г. Петцольд и Г. Рюле (Дрезден). Размеры секции
покрытия: 5 = 60 м, 5 = 12 м, толщина оболочек 3,5 — 5 см. Покрытие'
состоит из легких стальных решетчатых арок с затяжками и волнистых,
балок-оболочек. На стадии монтажа оболочки работают по балочной
схеме; сваркой арматуры в стыках обеспечивается повышение жесткости
оболочек и их пространственная работа при эксплуатационных нагруз-
ках. Монтируют балки-оболочки, начиная с краев, после установки па^
ры стальных арок. Швы в покрытии не замонэличивают.

В Италии сооружают коноидальные оболочки из керамики (см.
том 2); для этого материала коноидальную форму оболочек можно
считать наиболее подходящей.

Консольные покрытия из коноидальных оболочек сооружены в.
Мексике (по проектам Ф. Канделы) и на Кубе. Например, покрытие
торгового центра в Мехико представляет собой цилиндрическую обо-
лочку, опирающуюся на два ряда колонн, с коноидальными консольны-
ми участками.

Целесообразно применять коноидальные оболочки для стен складов
сыпучих материалов. Такая конструкция использована для склада соли
Рис. 7.9. Покрытие из коноидальных оболочек системы «Зильберкуль» (ФРГ)
Рис. 7.10. Конструктивная схема склада со
стенами из коноидальных оболочек (Чехо-
словакия)

в ЧССР (рис. 7.10). Преимущест-
вом этой конструкции является
увеличение кривизны и несущей
способности оболочек книзу, со-
ответствующее росту бокового
давления.

2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

В отношении статической ра-
боты коноидальпым оболочкам
присущи те же преимущества,
что I' другим оболочкам двоякой
кривизны: это касается их устой-
чивости. величины сдвигающих
усилии, изгибающих и крутящи
моментов, а также размеров рас-
тянутых зон оболочек. Однако
коноиды обладают и некоторы-
ми дополнительными преимущес-
твами. .которые при правильном выборе формы оболочки обеспечивают
весьма рациональное использование материала.

Если, например, для круговых цилиндрических оболочек характер-
на относительно небольшая величина плеча лары внутренних усилий и,
как следствие этого, значительные изгибающие моменты в направлении
пролета, то в коноидальной оболочке плечо внутренней пары значитель-
но больше, что приближает ее напряженное состояние к безмоментному
(рис. 7.11). Благодаря этому можно выполнять сборные коноидальные
оболочки толщиной около 3 см; для обычных круговых цилиндрических
оболочек это невозможно.

Принципиальная схема напряженного состояния коноидальной
оболочки показана на рис. 7.12. В краевых зонах оболочки (на рисун-
ке заштрихованы) возникают довольно значительные по величине ио-

Рис. 7.11. Сравнение ве-
личин плеча внутренней
пары шедовых оболочек
а — коноидальных; б — кру-
говой цилиндрической

Рис. 7.12. Схема к расчету
коноидальной оболочки (по
Залевскому) -
перечные силы и изгибающие .моменты, в связи с чем эти зоны должны
иметь толщину 10—12 см, тогда как остальная часть оболочки, испыты-
вающая только мембранные усилия, может иметь толшину не более
6—8 см. Таким образом, влияние краевого эффекта приводит к увеличе-
нию собственного веса оболочки; этот краевой эффект вызывается тем,
что в угловых зонах оболочки с отрицательной кривизной, при почти
горизонтальном положении касательных (в пределах угла а), действуют
значительные сдвигающие усилия между продольными бортовыми
элементами и арочными диафрагмами. Это—весьма существенная осо-
бенность коноидальных оболочек с прямолинейными образующими. Вер-
тикальная нагрузка в угловых зонах уже не уравновешивается составля-
ющими сдвигающих усилий в оболочке, как, например, в коротких кру-
говых цилиндрических оболочках.

Этот недостаток может быть устранен конструктивным путем, если
принять криволинейное (например, круговое) очертание образующих
коноида либо выполнить поверхность оболочки в виде пересекающих-
ся коноидов пли других аналогичных форм, как это было сделано во
многих случаях В. Залевским. Очертание оболочки, при котором обес-
печивается эффективная передача нагрузки на опоры, см. на рис.4.28.

Для проектирования коноидальных оболочек важно четкое пред-
ставление о возможном характере трещинооюразования и о предельном
состоянии конструкции. Исследования натурных оболочек и моделей
были проведены в Польше В. Залевским. Он показал, что с ростом на-
грузок в оболочках развиваются горизонтальные трещины, аналогично
тому, как это бывает при изгибе плит; на статическую работу и предель-
ное состояние оболочек заметно влияет жесткость верхнего и нижнего
поясов арок-диафрагм.

Некоторые рекомендации по расчету коноидальных оболочек при-
ведены в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Рекомендации по расчету коноидальных оболочек

Область расчета Рекомендуемые методы расчета Источник
Точный расчет коноидов с прямо- линейными образующими и направ- ляющими в форме параболы, цеп- ной линии дли окружности. Прибли- женный расчет для других фору оболочек Безмоментная теория [7.4]
Расчет коноидов с криволинейны- ми образующими и продольными бортовыми элементами Безмоментная теория. Расчет с использованием полиномов и эле- ментов тензорного анализа Решение системы алгебраичес- ких уравнений с комплексными неизвестными [7.5] [7.6]
Расчет арок-диафрагм Расчет двухшарнирных арок с круговой или параболической осью на нагрузку от оболочки [7.7|
При конструировании арматуры коноидальных оболочек особое вни-
мание следует уделять армированию растянутой нижней части оболоч-
ки. На участках оболочки с отрицательной кривизной необходима мощ-
ная арматура для восприятия сдвигающих усилий; размещать ее надо
между верхней и нижней арматурными сетками. В краевых зонах обя-
зательна двойная арматура, воспринимающая изгибающие моменты;
в остальной части оболочки, где действуют преимущественно сжимаю-
щие усилия, достаточно предусматривать одну сетку, размещаемую в
нижней зоне сечения.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

При устройстве монолитных коноидальных оболочек несущие эле-
менты опалубки целесообразно располагать в поперечном направлении;
опалубка может быть выполнена из досок, укладываемых вдоль прямо-
линейных образующих поверхности оболочки. При возведении большого
числа одинаковых оболочек эффективна переставная опалубка. Чтобы
перемещать такую опалубку под затяжками арок-диафрагм, ее следует
делать опускной. Нужно избегать устройства всякого рода временных
подкреплений или затяжек (какие применяются, например, при возведе-
нии круговых цилиндрических оболочек), поскольку это сильно ослож-
няет производство работ.

При размещении арматуры, назначении толщины защитного слоя
бетона, устройстве отверстий, бортовых элементов и т. п. можно поль-
зоваться рекомендациями, приведенными в п. 3 главы 1. Особое внима-
ние следует уделять конструированию узлов анкеровки напряженной
.арматуры (см. п. 4 главы 3).
Глава 8. РАЗВИТИЕ ФОРМ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ОБОЛОЧЕК И СКЛАДОК

В последние годы 'многие архитекторы и инженеры весь-
ма интенсивно обсуждают проблему тектоники сооружений в самом ши-
роком смысле этого понятия. Диапазон высказываний по этой проблеме
чрезвычайно широк—от общефилософских концепций до архитектурных
утопий [8.1—8.12]. Эта дискуссия, носящая чисто теоретический ха-
рактер, является тем не менее неотъемлемой частью работ по фундамен-
тальным исследованиям и прогнозу, без которых не может обойтись се-
годня ни одна отрасль техники. Необходима, однако, и практическая
разработка качественно новых конструкций, или, точнее говоря, струк-
тур, сочетающих в себе рациональное решение вопросов формы, функ-
ции, конструкции, технологии возведения и экономики. Разумеется, речь
не идет о структурах, оптимальных во всех отношениях, поскольку это
вообще вряд ли возможно.

Излишне объяснять, что современное исследование структуры со-
оружений не могло не коснуться оболочек—исторически наиболее раз-
витого класса пространственных конструкций. В этой связи следует от-
метить работу Ислера [8.10], который предпринял попытку проанали-
зировать и обобщить возможности развития форм оболочек (рис. 8.1).

Рассмотрим несколько примеров сооружений с покрытиями из обо-
лочек и складок различных форм, заслуживающих внимания как об-
разцы современного архитектурного стиля.

Начнем, как и ранее, с покрытий в виде цилиндрических оболочек
одинарной кривизны. Приведем два уникальных примера таких покры-
тий, отличающихся умелым решением архитектурного облика, совершен-
ством конструкции н высоким качеством исполнения.

Большой рынок в Гамбурге, ФРГ [8.13] (рис. 8.2, 8.3). Архитектор
Хермкес (Гамбург), строительная фирма «Диккерхоф и Видман». Шаг
арок-диафрагм 20 м, толщина оболочек 8—13 см; площадь покрытия
40 000 м2. Покрытие из коротких цилиндрических О'болочек волнообраз-
ного очертания; .в коротких пролетах—висячие оболочки. Такая форма
обеспечивает более выгодную статическую работу покрытия по сравне-
нию с обычными цилиндрическими оболочками, а также создает более
пластичный архитектурный облик сооружения. Для восприятия зна-
чительных по величине поперечных изгибающих моментов оболочки
усилены ребрами сечением 60X18 см. Предварительно напряженная
арматура диаметром 26 мм обеспечивает максимальное снижение рас-
тягивающих усилий. Оболочки выполнены в монолитном железобетоне,
с опалубкой на стальных трубчатых лесах. Бетонированы оболочки в на-
Рис. 8.1. Возможные формы,
оболочек двоякой кривизны
(по Ислеру)

Рис. 8.2. Большой рынок в
Гамбурге (ФРГ)

« — пазрез; б —схема армиро-
вания оболочек; в — схема раз-
мещения напряженной армату-
ры (/ — зона положительной
кривизны; 2 — зона отрицатель-
ной кпивиэны)
Рис. 8.3. Большой рынок в Гамбурге

правлении поперек диафрагм. Каждый отсек покрытия (три пролета
между диафрагмами) сооружен за два месяца при числе рабочих 300—
380 чел.

Цилиндрическая оболочка отрицательной кривизны — покрытие
гольф-клуба «Тозука», Япония [8.14] (рис. 8.4). Авторы: арх. К. Тан-
ге, инженеры Т. Цубои и М. Кавагути (Токио). Размеры покрытия: L—
— 70,98 л (2X23,66+2X11,83 л), 7? = 32 м, d = 12 у-15 см (у краев — до
45 ел). Висячая цилиндрическая оболочка опирается на три балки-диа-
фрагмы коробчатого сечения, лежащие на шести пилонах. Оболочка под-
креплена ребрами шириной 12 см и высотой 30—65 см. Арматора обыч-
ная. Покрытие выполнено в монолитном железобетоне, на деревянной
опалубке. Предварительно была испытана модель покрытия.

Весьма разнообразными могут быть формы складчатых покрытий.
Примером могут служить конструкции, сооруженные на Кубе: складча-
тый свод спортзала в парке «Хосе Марта» в Гаване (рис. 8.5) и звез-
дообразное сборное складчатое покрытие ресторана на пляже «Элъ сала-
до» (рис. 8.6).
Рис. 8.4. Здание гольф-клуба «Тозука» (Япония)
't — общий вид; б — схема армирования оболочки

Весьма интересна складчатая конструкция церкви в Нейсе, ФРГ
(авторы: Г. Шаллер и С. Полоньи) [813] (рис. 8.7). Покрытие и сте-
ны здания образуют единую пространственную несущию систему.
Складчатый свод покрытия имеет большую стрелу подъема, и в нем
возникают значительные изгибающие моменты, воспринимаемые мощ-
ной арматурой в ребрах складок. Стенки складок толщиной 7 см вы-
полнены в двойной опалубке из просечного листового металла.
Рис. 8.5. Спортзал в Гаване |!\уса). Складчатый свод покрытия

Рис. 8.6. Ресторан на пляже «Эль саладо» (Куба). Монтаж складчатого покрытия
Складки 'С плоскими гранями обеспечивают простоту устройоза
опалубки п обладают, кроме того, определенными преимуществами в
архитектурном отношении, тогда как, например, криволинейные формы
не всегда гармонично сочетаются с окружающей застройкой или ланд-
шафтом. Складчатая форма существенно повышает устойчивость боль-
шепролетных покрытий.

Очень интересные примеры архитектурных и конструктивных реше-
ний, иногда совершенно неожиданных, встречаются и среди купольных
покрытий. Здесь часто предпринимаются попытки использовать совре-
менные средства строительной техники не только для решения утили-
тарны? задач, но и для выражения определенных идей, продиктованных
заказчиком. Многообразные формы купольных покрытий строятся ла
эффектном чередовании глухих и остекленных поверхностей, игре взаим-
но пересекающихся объемов, разнообразии очертания опор, пластичес-
кой обработке поверхностей и других архитектурных приемах; увлечение
этими средствами приводит порой к утрате конструктивной логики и
отвлеченной игре формами.

Рассмотрим несколько интересных примеров.

Церковь в Дюссельдорфе, ФРГ [8.16] (рис. 8.8). Автор П. Шнай-
дер-Эслебен (Дюссельдорф). Высота купола 21,6 м, радиус сегментов
(апсид) в основании 7,2 м, толщина 8 см, поверхность покрытия 1213 я2,
перекрытая площадь 10С0 я2. Поверхность купола состоит из трех эл-
липсоидальных сегментов; точки их пересечения в плане расположены в
вершинах равностороннего треугольника. Клиновидные вставки между
оболочками выполнены из стекложелезобетона и служат для освещения.
Форма оболочек — поверхность переноса с образующими в виде дуг ок-
ружности. Оболочки бетонированы на деревянной опалубке. Расход ста-
ли 32 т, бетона 378 л3.

Собор в Алжире (рис. 8.9). Авторы: архитекторы Эрб и Декутер,
инж. Р. Саржер (Париж). Размеры покрытия 40X40 я. Центральная
башенная часть покрытия имеет форму гиперболоида вращения, боко-
вые части—динаров. Весьма жесткая конструкция .покрытия, удовлет-
воряющая требованиям сейсмостойкости. Башня опирается на четыре
арии с наклонными! опора-ми-пилонами, (выразительно решенными архи-
тектурно. Бетонирование башни производилось в скользящей опалубке
со скоростью 0,45 м в день.

Спортзал в Ренне, Франция (рис. 8.10). Авторы: Т. Жанблок и
Л. Арретш. Размеры покрытия 86X70 м, толщина', оболочки 7 см. Мо-
нолитная оболочка покрытия состоит из двух 'параболических поверхнос-
тей, пересекающихся в ендове. Ендовая балка, предварительно напря-
женная по методу Фрейссинэ, опирается на две мощные железобетон-
ные рамы.

Рынок в Аккрингтоне, Англия (рис. 8.11). Авторы Б. Мэлхолл,
Д. Мэттьюз. Размеры покрытия 42X18 м. .Покрытие состоит из смещен-
ных по высоте, треугольных в плане оболочек с цилиндрической 'Поверх-
ностью. Оболочки окаймлены .мощными бортовыми элементами; диаго-
нальные бортовые элементы опираются в точках пересечения на колон-
ны. Покрытие выполнено в монолитном железобетоне.
-Рис. 8.8. Церковь в Дюссельдорфе (ФРГ)

ли
Рис. 8.10. Спортзал в Ренне (Франция)
Аэровокзал в Лас-Вегасе, США [8.17] (рис. 8.12). Авторы: У. Бек-
кер, Р. Брэдшоу и др. Купольное покрытие состоит из трех двухслой-
ных оболочек переноса, разделенных ленточными светопроемами; по-
верхность оболочек имеет направляющими гиперболы, а образующими—
дуги окружности. Двухслойное сечение оболочек (высотой 53 см, при
толщине верхней и нижней плиты 5,6 см) принято для обеспечения
значительного вылета консольных участков, без устройства выступаю-
щих ребер. Двухслойные оболочки выполнены из легкого бетона, мас-
сивные опорные части покрытия — из тяжелого бетона. Чтобы избежать
появления трещин в оболочках из-за возможных значительных колеба-
ний температуры, полости в сечении оболочек сделаны сообщающими-
ся с внутренним объемом здания. При возведении покрытия вначале
бетонировали нижюю плиту оболочек, затем ребра-диафрагмы и верх-
нюю плиту.

Рассмотрим еще два крупных сооружения, отличающихся смелос-
тью и новизной конструктивных решений. Несмотря на все различие
архитектурного облика этих сооружений, представляет интерес их сопос-
тавление. Это Олимпийский ледовый стадион в Гренобле, Франция (ав-
тор Н. Эскиллан) и Оперный театр в Сиднее, Австралия (авторы:
Дж. Отцон и У. Аруп). Оба сооружения можно считать образцовыми по
уровню технического исполнения.

Покрытие ледового стадиона в Гренобле (рис. 8.13), размером з
плане 100X111 м и высотой 48 м, образовано системой пересекающих-
ся оболочек п опирается в четырех точках. Эту конструкцию можно
рассматривать как развитие концепции, осуществленной ранее в покры-
тиях выставочных залов в Париже и Турине (см. главу 5). .Выразитель-
ный архитектурный облик здания создан простыми средствами;
внутреннее пространство хорошо освещено и впечатляет своей масштаб-
ностью; конструктивное решение покрытия продумано и обеспечивает
простоту возведения. Все сооружение отличается ясностью и гармонич-
ностью структуры.

Иное впечатление оставляет театр в Сиднее (рис. 8.14), напоминаю-
щий своими причудливыми очертаниями горный массив (высота здания
достигает 67 м). Покрытие театра состоит из пересекающихся оболочек
в форме треугольных сферических сегментов; .все они имеют одинако-
вый радиус кривизны (74 м). Нижняя часть оболочек выполнена из мо-
нолитного железобетона, верхняя—из сборных элементов, стянутых '.на-
пряженной арматурой. Основная несущая конструкция оболочек образо-
вана радиально расположенными стрельчатыми арками и тангенциаль-
ными ребрами. Сборные элементы арок длиной 4,5 м имеют У-образ-
ное сечение высотой 0,8—2,2 м; масса их достигает 15 т. При изготовле-
нии сборных элементов было обеспечено идеальное совпадение формы
их торцов, что позволило применить при монтаже клеевые соединения.
Принятая конструкция и способ возведения покрытия вполне соответст-
вуют архитектурному замыслу здания театра, которое представляет со-
бой выдающийся пример индивидуального сооружения, осуществлен-
ного индустриальными методами.

Применение оболочек для сооружений малых форм представляет
Рис. 8.12. Аэровокзал в Лас-Вегасе (США)

а — общий вид; б — разрезы покрытия (/-опоры; 2 — двухслойная оболочка; 3 — диафрагмы тол-
щиной 10 см; 4— затяжка)
Рис. S.13. Олим-
пийский ледовый
стадион з Греноб-
ле (франция)
Рис. 8.14. Оперный театр в Сиднее (Австралия). Вид со стороны порта
Рис. 8.17. Ангар во Франкфурте-на-Майне
(ФРГ). Конструктивная схема подвесного
консольного покрытия

Рис. 8.16. Конструктивные схемы ангаров
с консольными покрытиями (США)

1 — в Утике; 2 — в Майами; 3 — в Каизас-Ситп;
4—6 в Нью-Йорке

более широкие возможности создания оригинальных архитектурных и
конструктивных решений, однако и в этом случае необходим учет внут-
ренних законов структуры. Мир имеет множество удачных примеров
оболочек-покрытий малых форм. Один из них—покрытие автозаправоч-
ной станции в Булонь-сюр-Мер, Франция (авторы: Дюфетель и Саржер)
(рис. 8.15). Пролет покрытия 23 м, площадь 450 м2, толщина оболочки
12 см. Это небольшое сооружение оригинальной формы, хорошо отве-
чающее своему функциональному назначению, обогащает окружающий
его городской пейзаж. Не следует, однако, забывать об опасности воз-
никновения моды на такого рода сооружения.

Следует упомянуть и консольные покрытия, в том числе подвесные.
Эти покрытия включают элементы, характерные для оболочек и складок
различных форм, а также висячих систем. По конструктивной схеме они
представляют консольные балки складчатого или волнистого попереч-
ного сечения. Такого рода покрытия достаточно подробно описаны в
литературе; наиболее часто их применяют для ангаров, где необходимо
перекрывать большие помещения без наружных стен и внутренних опор
Рис 8 18 Павильон фирмы «Истмэн Кодак» в Нью-Йорке
(США)

•а — общий вид (фото с макета); б — план со схемой армирования

Рис. 8.19. Модель сетчатой оболочки (по Каминосу)

[8.18], [8.19] (рис. 8.16). Так, подвесное консольное покрытие ангара во
Франкфурте-на-Майне (ФРГ), выполненное по проекту О. Апеля
(рис. 8.17), имеет вылет 54 м. Оно состоит из оболочек типа «бабочка»
толщиной 7,5 см, разделенных ленточными светопроемами. Ребра обо-
лочек предварительно напряжены.

Нельзя не упомянуть совершенно необычное сооружение—павильон
фирмы «Истмэн Кодак» в Нью-Йорке, США [8.21] (рис. 8.18). Его
авторы архитекторы Бзртин, Кан и Джекобс, инж. Цетлин (Нью-Йорк).
Оболочка-покрытие павильона имеет форму плоской раковины с нере-
гулярной волнообразной поверхностью и рядом больших отверстий.
Наибольшее расстояние между опорами покрытия 33 м-, толщина обо-
лочки 15—35 см. Конструкция покрытия исследована на модели.
Арматура оболочки размещена примерно вдоль траекторий глазных
растягивающих усилий. На участках резкого изменения кривизны верх-
няя и нижняя арматурные сетки оболочки связаны поперечными стерж-
нями. Покрытие разделено деформационными швами со сваркой вы-
пусков арматуры внахлестку; швы были замоноличены примерно че-
рез месяц после бетонирования оболочки, когда произошло затухание
усадочных деформаций бетона.

Многообразные формы безмоментных оболочек могут быть созданы
на основе исследования деформаций растяжимых пленок или сеток.
Такие исследования провел в США Каминос [8.22]. Принцип формооб-
разования сетчатых поверхностей весьма прост и состоит в том, что
слегка натянутая по жесткому контуру сетка деформируется системой
вертикально направленных усилий разного знака и фиксируется в
этом положении, принимая любую заданную форму (рис. 8.19). В очень
гибких растянутых оболочках из стальных сеток или пластмассовых
пленок вертикальные усилия должны быть уравновешены, например,
тяжелыми анкерными блоками, как при устройстве висячих покрытий.
Однако такую гибкую сетку можно «заморозить» слоем торкрет-бетона;
при этом создается почти безмоментная жесткая оболочка. Расчет та-
кого рода нерегулярных оболочек весьма сложен; тем не менее сама их
идея свидетельствует о том, насколько многообразными и вместе с тем
достаточно простыми могут стать в будущем методы возведения боль-
шепролетных конструкций.
Глава 9.

АРМОЦЕМЕНТНЫЕ ОБОЛОЧКИ И СКЛАДКИ

Впервые конструиции из армоцемента (под названием
«ферроцемеит») были применены ,в Италии П.-Л. Нерви [9.1]. В даль-
нейшем этот .материал (мелкозернистый бетон с сетчатой арматурой)
получил широкое распространение в Англии [9.2], Австрии i[9.3], Поль-
ше [9.4], Румынии [9.5], [9,6], ЧССР [9.7], [9.8] и прежде всего в
СССР [9.9—9.13].

Советский Союз является в настоящее время ведущим в области
армоцементных конструкций; в стране достигнут наибольший прогресс в
их исследовании и развитии, разработаны новейшие, наиболее совер-
шенные конструктивные решения.

Для армоцемента характерны тонкостенные конструктивные эле-
менты толщиной 15—30 мм при марке бетона не ниже 300. Таким об-
разом, армоцемент является наиболее подходящим материалом для соз-
дания сборных оболочек, у которых требуемая по расчету толщина
обычно не превышает этих значений и при применении обычного желе-
зобетона увеличивается лишь по конструктивным соображениям. Мо-
нолитные конструкции из армоцемента применяются крайне редко.

1. ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ И АРМИРОВАНИЕ

В табл. 9.1 сведены основные типы армоцементных кон-
струкций. Армоцементные оболочки относятся к конструктив ному типу
1 или 2; их отличительной особенностью является сочетание обычной
стержневой арматуры и мелкоячеистых сеток*, которые размещаются
у поверхности, с защитным слоем толщиной около 5 мм (рис. 9.1).
Эти сетки обеспечивают высокую трещиностойкость материала, которая
является наиболее существенным и необходимым свойством армоце-
мента. Чтобы защитить тонкие сетки от коррозии, их оцинковывают
либо наносят лакокрасочные покрытия. Поверхность конструкции за-
щищают окраской или пленочным покрытием.

Рис. 9.1. Размещение арматуры в сечении
армоцементной оболочки

1 — тканые сеткн; 2— рабочая арматура
Таблица 9.1

Основные типы армоцементных конструкций (по способу =

Тип конструкции

Характеристат.г

1. Из тонкостенных армоцементных
элементов с железобетонными ребрами

2. Армоцементные без ребер нлн утол-
щений в растянутой зоне сечення

3. Армоцементные с удельной поверх-
ностью арматуры 1 А>2,0 сж1 2/сн3

Комбинированная конструкция: собствен-
но оболочка—нз армоцемента (армиро-
ванная тонкими сетками); подкрепляющие
ребра—из железобетона

Оболочка нз армоцемента (армирован-
ная тонкими сетками), с дополнительной
арматурой в виде сварных сеток нлн от-
дельных стержней

Чисто армоцементная оболочка (армиро-
ванная тонкими сетками); армоцемент об-
ладает свойствами однородного материала

1 Удельная поверхность арматуры — отношение суммарной поверхности проволок сеток к объе-
му бетона. — Прим, перев.

Армоцементные конструкции в строгом смысле—это конструкции
типа 3. Их армируют многими слоями меткоячеистой тканой сетки;
отличаются они высоким расходом стали (до 500 кг!мъ и более). В
связи с этим, а также ввиду весьма высокой стоимости тканых сеток по
сравнению с другими видами арматуры армоцементные элементы типа

3 применяются лишь для конструкций с повышенными требованиями к
трещиностойкости и герметичности, таких, как резервуары, трубы,
суда.

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ И СТАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Армоцементные конструкции применяют в основном для создания
облегченных покрытий различных форм—оболочек одинарной и двоякой
кривизны, складок с (плоскими гранями и т. п. Эти конструкции можно
классифицировать следующим образом.

Группа А — оболочки одинарной и двоякой кривизны, с ребрами
или утолщениями по краям.

Группа Б — оболочки-типары или складки с одним продольным
ребром.

Группа В — балочные конструкции из волнистых оболочек или скла-
док, с усиленными поясами либо без них.

Группа Г —сводчатые конструкции ив волнистых оболочек или
складок, с усиленными поясами либо без них.

Кроме конструкций, входящих в эти основные труппы, следует упо-
мянуть подвесные покрытия из армоцемента в ЧССР [9.14], покрытия
железнодорожных платформ в Австрии [9.3], а также ряд конструкций,
разработанных и осуществленных П.-Л. Нерви в Италии для уникаль-
ных сооружений самого различного' характера. В этих сооружениях бы-
ли применены относительно небольшие армоцементные элементы раз-
Р'И'С. 9.2. Конст-
руктивные детали
сводчатого покры-
тия выставочного
зала в Турине,
Италия ('автор
П.-Л. Нерви)

J — монолитный же-
лезобетон; 2 — сбор-
ные армоцементные
элементы; 3 — диаф-
рагмы; 4 — арматура

личной формы, из которых, в сочетании с монолитным бетоном, выполня-
лись оболочки покрытий (рис. 9.2).

Армоцементные конструкции имеют статическую схему в виде балки
на двух опорах либо двухшариирной арки с затяжкой, причем арка
обычно выполняется из нескольких элементов.

Конструктивная высота армоцементных элементов определяется
главным образом принятой статической схемой. Для балок на двух опо-
рах она составляет от ’/го до ’As пролета (из условия жесткости), для
двухшарнирных арок — от ’До до ’/зо пролета. Подъем арок может изме-
няться в довольно широких пределах в зависимости от метода возведе-
ния конструкции.

з. стыки и изоляция ПОКРЫТИЙ

Армоцементные конструкции покрытий состоят из самостоятельно
работающих элементов; однако для повышения жесткости конструкции
элементы часто соединяют между собой в швах. На первых порах раз-
вития армоцементных конструкций эти соединения выполнялись свар-
кой выпусков арматуры, но в последнее время этот довольно трудоем-
кий способ почти не применяется. Сейчас ограничиваются устройством
в соединениях отогнутых или петлевых выпусков арматуры с их нах-
лесткой (без сварки). Швы между сборными элементами замоноличива-
ют бетоном, для чего торцы элементов делают скошенными. Иногда
сборные элементы просто соединяют внахлестку (рис. 9.3) либо в сты-
Рис. 9.3. Стык армоцемент-
ных складок внахлестку

/ — рабочая арматура; 2 —тка-
ные сетки

Рис. 9.4. Болтовое соединение элементов,
армоцементных сводов

Рис. 9.5. Соедине-
ние элементов ар-
моцементных сво-
дов с поперечны-
ми диафрагмами
I — диафрагма; 2 —
стенка складчатого
элемента; 3 — верх-
няя полка; 4 — свар-
ные соединения за-
кладных деталей; 5—
цементный раствор

А—А

ках укладывают специальные армоцементные профили. Только для на-
пряженных 'Стыков применяют сварные соединения выпусков арматуры
(примерно через 50 см), а в отдельных случаях — шпоночные соедине-
ния смежных элементов.

Силовые стыки элементов в сводчатых конструкциях осуществляют-
либо на сварке, либо на стяжных болтах (рис. 9.4); болтовое соедине-
ние элементов разработано ленинградскими проектировщиками и приме-
нено .в ряде типовых конструкций. В торцах сборных элементов часто>
предусматривают диафрагмы, которые обеспечивают недеформируе-
мость контура поперечного сечения и повышение жесткости конструкции’,
в целом (рис. 9.5).

Кровельные покрытия по армоцементным оболочкам могут выпол-
няться обычными способами, например наклейкой рулонного ковра. Од-
нако в связи с высокой плотностью и почти полной водонепроницае-
мостью армоцемента возможны и другие способы изоляции кровли: на-
несение лакокрасочных покрытий (для холодных кровель с большими-
уклонами); нанесение изоляционного слоя на основе синтетических смол
(эпоксидной или перхлорвиниловой); устройство пленочной изоляции
(например, на основе поливинилацетатной эмульсии), закладываемой ,в
формы при изготовлении элементов либо наклеиваемой на готовые эле-
менты.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Максимальные пролеты армоцементных конструкций и расход ма-
териалов зависят от принятых статических схем (табл. 9.2). Можно от-
метить следующие основные закономерности: расход бетона и стали на
1 м2 покрытия повышается с увеличением пролета конструкции; расход
стали существенно увеличивается в конструкциях с затяжками, а также
в конструкциях, собираемых из отдельных элементов (в результате при-
менения стыковых деталей); по сравнению с аналогичными железобе-
тонными конструкциями тех же пролетов армоцементные конструкции
отличаются значительно меньшим расходом бетона и меньшим весом
при примерно одинаковом расходе стали.

Таблица 9.2

Характеристики армоцементных конструкций покрытий

Статическая схема Пролеты в м Расход материалов на 1 мг проек- ции покрытия
бетона в м3 стали в кг
6—18 0,03—0,06 4—9
12—24 0,03—0,07 5—10
i \ 18—60 0,04—0,09 7—14

Поэтому применение армоцементных конструкций дает наибольший эко-
номический эффект при строительстве в отдаленных районах, а также
в тех районах, где песок — в достаточном количестве, а естественного
камня нет. Эти факторы имеют решающее значение, например, при
строительстве в ряде областей СССР.

5. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Основополагающие работы по расчету армоцементных конструкций
проводятся в НИИЖБ (Москва) под руководством Г. К. Хайдукова.
Ниже кратко излагаются основные положения расчета в соответствии с
методикой, принятой в СССР.

Усилия в армоцементных конструкциях определяются так же, как и
для железобетонных конструкций; различие состоит только в расчете
сечений и арматуры. Армоцементные конструкции (см. табл. 9.1) могут
быть разделены на три основных типа в зависимости от сечения, спо-
соба армирования и удельной поверхности арматуры К, равной отноше-
нию суммарной поверхности проволок сеток к объему бетона (см2/см3).
Способы расчета этих трех типов конструкций несколько различаются
между собой.

Тип 1 — конструкции из тонкостенных армоцементных элементов с
железобетонными ребрами. Удельная поверхность арматуры состав-
ляет /(=0,5 4- 2 см2/см3- сечение армируется двумя или четырьмя мел-
коячеистыми ткаными сетками и рабочей арматурой в виде сварных се-
ток с размером ячейки 10—30 см. Растягивающие напряжения в сече-
нии воспринимаются обычной или предварительно напряженной арма-
турой ребер; армоцемент работает в основном на сжатие. Поэтому рас-
считывать такие конструкции можно по обычным нормам для железобе-
тонных конструкций. При расчете деформаций модуль упругости мелко-
зернистого бетона принимается равным 0,75 нормативной величины.

Тип 2 — армоцементные конструкции без ребер или утолщений в
растянутой зоне; /С=0,5ч- 2 см2/см3. Сечение армируется аналогично
типу 1; при необходимости добавляют стержневую арматуру для вос-
приятия растягивающих напряжений. Конструкции рассчитывают по
трем предельным состояниям: 1) по несущей способности; 2) по рас-
крытию трещин; 3) по деформациям [9,15].

1. Сечения рассчитывают для стадии образования трещин в растя-
нутой зоне при прямоугольной эпюре сжимающих напряжений в бетоне.
Предельные напряжения в арматурных сетках принимают равными рас-
четному сопротивлению стали (2100—2400 кгс/см2), предельные напря-
жения в бетоне — равными его призменной прочности. Расчетный про-
цент армирования сжатой зоны бетона принимают не более р,= 1°/0.

2, Допускаемая ширина раскрытия трещин на стадии эксплуатации
принимается равной 0,05—0,1 мм. Ширину раскрытия трещин рассчиты-
вают либо по эмпирическим формулах!, либо по величине растягиваю-
щих напряжений в бетоне (в предположении однородности сечения);
при этом используются экспериментальные данные о раскрытии трещин
при заданных напряжениях. Исследования показали, что ширина рас-
крытия трещин достигает указанных величин при напряжениях в бето-
не не менее 30 кгс)см2 даже при минимальном значении /(.

3. Если рабочая арматура конструкции выполнена из сварных се-
ток или отдельных стержней, то деформации ее рассчитывают как для
обычного железобетона; расчетное значение модуля упругости бетона
принимают равным 0,75 его нормативной величины. Если же рабочая
арматура выполнена из тканых сеток, то деформации рассчитывают как
для однородного сечения.

Тип 3 — армоцементные конструкции с удельной поверхностью ар-
матуры /(у-2 см21см3. Такие конструкции армируют только ткаными сет-
ками в несколько слоев; при этом армоцемент работает практически как
однородный упругий .материал. Поэтому сечения рассчитывают по несу-
щей способности как однородные, с учетом растянутой зоны бетона. В
расчете учитывается различие упругих свойств и прочности сжатой и
растянутой зоны; соответствующие значения расчетных сопротивлений
и модулей упругости бетона приведены в [9.16]. Расчет по раскрытию
трещин не нужен, поскольку при тех значениях растягивающих напря-
жений, которые принимаются в расчете по несущей способности, тре-
щин в бетоне не появляется. Расчет по деформациям производят в
предположении однородности сечения; расчетное значение модуля уп-
ругости армоцемента принимается в зависимости от марки бетона и
удельной поверхности арматуры К.

6. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Конструкции группы А — оболочки одинарной и двоякой кривизны
с ребрами и утолщениями по краям.

Пологие оболочки двоякой кривизны, СССР [9.17] (рис. 9.6) Раз-
меры: £ = 12 м, В=1,5 м, <7=15 мм. Оболочки с вертикальными про-
дольными ребрами для покрытий ТЭЦ и других промышленных зданий
пролетом 12 м. Расчетная нагрузка — 150 и 450 кгс]м2. Оболочка арми-
рована двумя оцинкованными ткаными сетками с ячейкой 7 мм и рас-
положенной между ними сварной сеткой диаметром 3 мм с ячейкой
150 мм. Кроме того, в каждом ребре размещена предварительно напря-
женная (электротермическим способом) арматура: 1016 при нагрузке
150 кгс)м2 и 2018 — при нагрузке 450 кгс)м2. Бетон марки 300; расход
материалов дан в табл. 9.3. Для защиты от коррозии оболочка окра-
шена за несколько раз.

Оболочки двоякой кривизны, СССР. Размеры: L=9, 12 и 15 м,
В = 3 м, <7=25 мм. Оболочки с вертикальными продольными ребрами
Таблица 9.3

Расход материалов на сборные армоцементные оболочки и складки (СССР)

Тип оболочки и раз- меры В Масса оболочки в Расход материалов на 1 м2 покрытия
т кг/м2 бетона в м3 напряжен- ная арматура стали в кг всего
обычная арматура закладные детали
Оболочка двоя- кой кривизны (рис. 9.6) 12X1,5 3 165 0,065 6,2 10,0
То же, 12x3 5,35 148 0,059 2 3,9 1 6,9
Лотковая склад- ка (рис. 9.10): 6,26X1,2 0,405 54 0,024 4,3
7,05x1,2 0,452 53 0,026 — — — 4,7

Примечание. В числителе дан расход стали при расчетной иатрузке 150 кгс/м2, в зна-
менателе — 450 кгс/м2.
Рис. 9.6. Армоцементная оболочка двоякой кривизны
(СССР)

и поперечными ребрами на опорах для покрытий школьных зданий,
спортивных залов и т. п. Оболочка армирована двумя ткаными сетка-
ми и одной сварной сеткой, а также напряженными стержнями в реб-
рах (2025 при пролете 12 м). Расход материалов см. в табл. 9.3; .масса
оболочки пролетом 12 м — 5,35 т.

Цилиндрические оболочки, СССР [9.9]. Размеры: £=6 м; В=3 м,
минимальная толщина 10 мм. Оболочки с вертикальными продольными
ребрами укладывают по предварительно напряженным железобетонным
балкам. На одну оболочку расходуется бетона 0,37 м3, стали 90 кг,
масса оболочки 0,915 т. Оболочки изготовляют с окрасочной гидроизо-
ляцией.

Конструкции группы Б — гиперболические или складчатые оболоч-
ки с продольным ребром.

Оболочки типа «грани», СССР [9.9] (рис. 9.7). Размеры: L = 10,4 и
15,5 м, В=2 и 3 м, d=^'2Q мм. Складчатые оболочки с плоскими участ-
ками на опорах. Оболочку армируют двумя ткаными сетками диамет-
ром 1 мм с ячейкой 10 мм и сварной сеткой диаметром 3 мм с ячей-
кой 200 мм. Арматура ребра 4014. Бетон марки 200. Расход материа-
лов на 1 м2: бетона — 0,04 м3, стали — 6,8 кг-, расход цемента на
1 м3 бетона — 700 кг. Оболочки изготовляют также с предварительно
напряженной арм а ту ро й.

Оболочки типа «бабочка». СССР [9.9] (рис. 9.8). Размеры:
L— 15,5 м, В — 3 м. Оболочки гиперболического очертания, с плоскими
участками на опорах. Армирование оболочки аналогичное армированию
оболочек типа «грани», ребра можно армировать стержнями, прядями
или струнами. Расход материалов на 1 м2: бетона0,043 м3, стали 4,55 кг.

Складчатые оболочки, ГДР (рис. 9.9), Конструкция разработана в
Институте железобетона (Дрезден). Размеры: L=12 м, В=2,4 м,
<7=25 мм. Оболочки с плоскими участками на опорах для покрытий
сельскохозяйственных зданий по балкам или фермам. Вместо тканых
сеток для армирования оболочки применены два листа просечного ме-
талла с размером ячеек 46010 мм-, конструктивная арматура — из ста-
ли StA-I, арматура ребра — из стали StA-III. Бетон марки 450. Рас-
ход материалов на 1 м2-. бетона 0,052 .и3, стали 8,5 кг, масса оболочки
3,75 т. Гидроизоляция покрытия — окрасочная или мастичная; швы меж-
ду оболочками заклеиваются лентами.
Ряс. 9.7. Армоцементная оболочка типа «грани» (СССР)

Рис. 9.8. Армоцементная оболочка типа «бабочка» (СССР)
Конструкции группы В — балочные волнистые оболочки и складки.

Лотковые складки, СССР [9.15] (рис. 9.10). Конструкция разрабо-
тана в НИИЖБ. Размеры: L—до 8,4 м, В = 1,2 м, J=15 мм. Типовые
элементы для покрытий жилых домов, при уклоне около 16° и нагруз-
ке до 100 кгКм2. Оболочки изготовляют с обычной или предварительно
напряженной арматурой, соответственно с четырьмя или двумя оцинко-
ванными ткаными сетками. Оболочки укладывают с нахлесткой в про-
дольных швах. Расход материалов дан в табл. 9.3.

Гиперболические оболочки, СССР [9.18]. Размеры: L=9,3 м,
8=2,7 м, <7=1Сн-20 мм. Применяют эти оболочки для покрытий жилых
зданий. Оболочка имеет поверхность, образованную четырьмя пересека-
ющимися плоскостями, и плоские опорные участки; армируется двумя
ткаными сетками и продольными стержнями диаметром 6 и 14 мм.
Расход материалов на 1 м2: бетона 0,024 м3, стали 3,8 кг, масса оболоч-
ки 2 т. Продольные швы перекрываются армоцементными профилями
П-образного сечения. Покрытие выполняется с пленочной гидроизо-
ляцией.

Волнистые оболочки, СССР [9.9] (рис. 9.11). Размеры: L=6,5 м,
5 = 1,6 л, J=15 -г 30 мм. Двухволновые оболочки с плоскими опорными
участками для покрытий жилых домов. Оболочка армируется двумя сет-
ками диаметром 1,2 мм и одной сеткой —4 мм; продольная рабочая ар-
матура 206 в каждой ендове. Расход материалов на 1 м?: бетона
0,027 м3, стали 4,7 кг.

Волнистые оболочки, ЧССР [9.8]. Размеры: L — от 2,40 до 6,0 м,
В—от 0,50 до 0,75 м, d=15-i- 20 мм. Многоволновые оболочки для лег-

Рис. 9.10. Лотковая армоцементная складка (СССР)
Таблица 9.4

Расход материалов на сборные складчатые своды из армоцемента, СССР (рис. 9.12)

Элементы свода Расход материалов
на 1 элемент на 1 м2 покрытия
бетона в м3 стали в кг бетона в м3 стали в кг
Армоцементные складки 0,34 39,6 0,038 4,4
Диафрагмы 0,16 16,3 0,008 0,8
Затяжки 1,09 283 0,01 2,6
Рандбалки 0,7 145,5 0,013 2,7
Армопенобетонные плиты 0,202 1,5 0,013 1,0
Итого . . . . — — 0,07 Н,7

ких покрытий жилых домов, промышленных и сельскохозяйственных зда-
ний. Возможна укладка оболочек по стальным фермам. Марка бетона—
от 400 до 600; вес оболочек около 50 кг Im1.

Конструкции группы Г-—сводчатые оболочки и складки.

Своды из складчатых элементов с затяжками, СССР [9.151
(рис. 9.12). Конструкция разработана в НИИЖБ. Размеры сборных
элементов: L = 6 м, В=1,5 м, d=2Q мм. Своды пролетом от 30 до 42 м
(с затяжками и подвесками) применяются для покрытий промышлен-
ных зданий. Элементы свода соединяют между собой сваркой закла-
дных деталей в торцевых диафрагмах (см. рис. 9.5). Затяжки предва-
рительно напряженные из отдельных элементов длиной 6 .и и сечением
160X220 мм. Арматура затяжки — 2 пучка 18 0 5. Свод опирается на
рандбалки со скошенными гранями. Расход материалов дан в табл. 9.4.

Теплоизоляция покрытия выполняется из
пенобетонных плит, укладываемых по верху

Рис. 9.11. Волнистые армоце-
ментные оболочки для покры-
тий жилых зданий (СССР).
Разрез покрытия с чердаком и
сечения оболочки

складок.

Своды из складчатых элементов с за-
тяжками, СССР [9.9] (рис. 9.13). Размеры
сборных элементов: L = 4,2 м, В—2,9 м.
Своды пролетом 18, 24 и 30 м (с затяжка-
ми и подвесками) применяются для покры-
тий промышленных зданий. Сборные эле-
менты без торцевых диафрагм соединяют по
длине стяжными болтами (см. рис. 9.4).
Свод опирается на железобетонные фермы
и колонны, унифицированные для всех про-
летов свода; в связи с этим крайние (опор-
ные) элементы свода выполняются различ-
ными. Номенклатура сборных элементов и
расход материалов приведены в табл. 9.5.
Теплоизоляция покрытия выполняется из
пенопластовых или минераловатных плит,
Рис. 9.12. Сборный складчатый армоцементный свод (СССР)
а, б —разрезы; в — сечение элемента свода

закрепленных к нижней поверхности сборных элементов свода. Паро-
и гидроизоляция пленочная.

Своды из складчатых элементов, СССР [9.18] (рис. 9.14). Подъ-
емистые своды из сборных элементов, опирающиеся непосредственно на
фундаменты (без затяжек). Применяются для промышленных, сельско-
хозяйственных и общественных зданий пролетами 24, 30, 48 и 60 м.
Угол наклона оси свода на опорах 50—60°.

Своды из волнистых элементов с затяжками, Румыния [9.6]
(рис. 9.15). Размеры сборных элементов: L=9,5 м, В = 3 м, d=
= 15c-20.w.w. Трехшарнирные своды (с затяжками и подвесками) при-

Таблица 9.5

Показатели сборных складчатых сводов из армоцемента (СССР) (рис. 9.13)

Пролет свода в м Элемент Количество в шт. Масса 1 элемента в т Шаг колонн в м Расход материалов на 1 покрытия “
бетона в м3 стали в кг
18 Средний Опорный Затяжка 3 2 2 1 1,2 0,15 6 12 0,053 12,24 0,054 J 12,86
24 Средний 5 Опорный 2 Затяжка 3 1 1,1 0,15 6 12 0,053 0,058 12,14 12,68
30 Средний Опорный Затяжка 7 2 4 1 1 0,15 12 0,055 12,48
2900

Рис. 9.13. Сборный складчатый армо-
цементный свод (СССР)

а —схема конструкции; б — средний эле-
мент свода и затяжка; в — армирование
среднего элемента свода
Рис. 9.16. Сборное армоце-
ментное сводчатое покры-
тие плавательного бассейна
в Ленинграде (СССР)
а — разрез и схема монтажа
покрытия; б — сечение свода
менены в экспериментальных зданиях пролетом 18 м. В своде устраива-
ются проемы для освещения. Затяжки собираются из двух элементов.
Расход материалов на 1 м2: бетона 0,0575 ж3; стали 6,8 кг. Вес сбор-
ного элемента свода 3,7 т.

Сборное складчатое покрытие плавательного бассейна в
Ленинграде, СССР [9.20] (рис.9.16). Авторы Б. Ф. Минин (Ленинград),
Г. К. Хайдуков (Москва) и др. Размеры покрытия: пролет — 29,8 м,
стрела подъема — 6,6 м, толщина армоцементных оболочек 30 мм.
Отдельные волны свода в виде трехшарнирных арок собираются из
двух армоцементных элементов размером 16Х'1>'5 м и массой 3,6 т. Эле-
менты свода армируются двумя сетками диаметром 0,7 мм, одной сет-
кой диаметром 3 мм и дополнительными стержнями диаметром 12 мм
в коньках и ендовах. Соединения элементов на сварке, с замоноличи-
ванием швов. Теплоизоляция покрытия выполнена из пенобетонных
плит, уложенных по верху складок. Полости складок используются как
вентиляционные каналы (без поперечных диафрагм). Элементы свода
были изготовлены на строительной площадке. Расход материалов на
армоцементные элементы (в расчете на 1 м2 покрытия): бетона марки
300—0,065 м3, стали — 12,5 кг.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

К г л а a е 1

1.1. Riihle Н., Kruger W. Theorie und Konstruktion von Schalen. Annotationen.
Deutsche Bauenzyklopadie. Berlin, VEB Verlag fiir Bauwesen, 1964.

1.2. «Schweizerische Bauzeitung», 1925, S. 127.

1.3. «Beton und Eisen», 1928, S. 205.

1.4. To же, 1932, S. 101.

1.5. To же, 1928, S. 11.

1.6. To же, 1933, S. 35.

1.7. C aw o,b ск.и й К. В. Железобетонные конструкции. М., Госстройиздат,
1951.

1.8. «La Technique des Travaux», 1935, p. 307.

1.9. To же, 1937, p. 537.

1.10. To же, 1949, p. 9.

l.ll. «Engineering News Record», No. 112, p. 775.

1.12. «Neue Bauwelt», 1949, S. 45.

1.13. «L’Architecture Fran^aise», 1951, p. 18.

1.14. «Beton und Stahlbeton», 1951, S. 1.

1.15. «Civil Engineering», 1952, p. 228.

1.16. «Bauingenieur», 1926, S. 929.

1.17. To же, 1938, S. 660.

1.18. «Constructional Methods», vol. 31, No. 2, p. 44.

1.19. Neues Bauen in Eisenbeton, DBV, 1938.

1.20. «Building Digest», 1946, p. 175.

1.21. «Giornale del Genio Civile», 1950, p. 532.

1.22. «Cement — Beton», 1953, p. 141.

1.23. «Bautechnik», 1954, S. 254.

1.24. Technische Nachrichten Dywidag, 1942.

1.25. Henn W., Riihle, H. Typung der Schalenbauweise im Industriebau. «Bau-
planung — Bautechnik», (1953), S. 442.

1.26. Mehmel A., Wittleben. Die Schalenkonstruktion der Wasserbauhalle in
Darmstadt. «Bauingenieur», 32 (1957), S. 46.

1.27. Vorgespanntes Schalendach der Flugzeughalie Abingdon. «Beton- und Stahi-
betonbau» 54 (1959), S. 69.

1.28. Hoffman C., Riihle H., T у c R. Entwicklung eines neuartigen vorgefer-
tigten Wellenschalentragers. «Bauplanung — Bautechnik» 14 (I960), S. 143.

1.29. ACI Committee: Concrete Shell Structures Practice and Commentary. Journal
of the American Concrete Institute v. 61 (1964), p. 1091.

1.30. Chinn: Cylindrical Shell Analysis Simplified by Beam Method. ACI Journal,
Proc. v. 55 (1959), p. 1183.

1.31. Lundgren: Cylindrical Shells V. I. I. Cylindrical Roofs. The Institution of
Danish Civil Engineers. The Danish Technical Press, Copenhagen, 1951.

1.32. Инструкция по проектированию железобетонных тонкостенных пространст-
венных покрытий и перекрытий. М., Госстрой.издат, 1961.

1.33. Chronowicz-Born: Die Berechnung von Zylinders-Schalen. Stuttgart: Verlag
K. Wittwer 1961.
1.34. Bennet: Empirical Design of Symmetrical Cylindrical Shells. IASS —Sympo-
sium, Brussel 1962. Amsterdam: North — Holland Publishing Co. 1963.

1.35. Ra bi ch R. Die Statik der Schalentrager. «Bauplanung — Bautechnik», (1954),
S. 389; (1955), S. 115, S. 162; (1965), S. 4.

1.36. R a b i c h, R. Randwerttabellen zur Berechnung von Kreiszylinderschalen.
Entwurfsburo fiir Typung des Ministeriums fur Aufbau. Sachwortverzeichniss Statik 54,
511 (1954).

1.37. Rudiger — Urban: Kreiszylinderschalen. Leipzig: Verlag Teubner 1962.

1.38. Holand; Design of Circular Cylindrical Shells, Series, 2, Nr. 3. Norges Tek-
niske Vitenskapsakademi 1957.

1.39. Parme — Conner: Design Constants for Interior Cylindrical Concrete
Shells. ACI-Journal, Proc. v. 58, No. 1, July 1961, p. 83—106.

1.40. Gibson: Computer Analyses of Cylindrical Shells. Spon Limited London
(1961).

1.41. ASCE: Design of Cylindrical Concrete Shell Roofs, Manual No. 31. American
Society of Civil Engineers (1952).

1.42. H r u b a n: Biegetheorie der Translationsflachen und ihre Anwendung imHallen-
bau. Acta Technica, Tom. VII, Fasc. 3—4 (Budapest).

; 1743/' В л асо в В. 3. Общая теория оболочек и ее приложения в технике. М.,
Гостехтёоретиздат, 1949.

1.44. Dabrowski: Analysis of Prestressed Cylindrical Shell Roofs. Proceedings of
ASCE, v. 89, No ST 5, Set. 1963, p. 91—116.

1.45. Берндт. Э. Принцип работы криволинейных и прямолинейных предвари-
тельно напряженных арматурных элементов в длинных цилиндрических оболочках.
В кн.: «Большепролетные оболочки. Труды конгресса ИАСС (Ленинград, 1966), т. 1. М-,
Стройиздат, 1969.

К главе 2

2.1. Hoffmann С., Wopke Н. Spannbetonfaltwerk in Montagebauweise fiir
Lokomotiv — Ringschuppen der Deutschen Reichsbahn. «Bauplanung — Bautechnik» 20
(1966) 5, S. 232—235.

2.2. Adler F. Some Advances in the Pretensioned Plate Technique. International
colloquium on precast shell structures, Dresden 1961.

2.3. К о n c z, T. Die Konstruktion einer GroBhalle mit vorgespannten Faltwerken.
Zentralblatt fiir Industriebau (1966), 2, S. 68—81.

2.4. Koncz T. Entwicklung und Stand der Fertigteilbauweise ini Industriebau.
«Betonstein — Zeitung» (1964), S. 507.

2.5. Schmidt H. Baukostensenkung und schonere Bauwerke durch Montageraumt
ragwerke. «Die Wirtshaft» 7 (1967), 20.

2.6. К ii h n E., Riethmiiller R. Entwicklung und Erprobung eines vorgespann-
ten Faltwerktragers als grofiflachges Dachelement. «Bauplanung — Bautechnik».
(1968) 2.

2.7. Koncz T. Handbuch der Fertigteilbauweise, 2. Auflage. Wiesbaden — Berlin:
Bauverlag GmbH 1966.

2.8. Faltwerk fiir ein Kirchendach. Betonbau des Inlandes (1964), 81/92. Wiesbaden:
Deutscher Beton — Verein e. V.

2.9. Mokk L. Bauen mit Stahlbetonfertigteilen. Berlin: VEB Verlag fiir Bauwesen;
Budapest: Verlag der Ungarischen Akadamie der Wissenschaften I960.

2.10 Ko the H., R ii h 1 e H., Richter B., Biesold J. Faltwerkdach fiir eine
Tunnelofenhalle aus vorgefertigten, zusammengespannten Stahlbetonelementen. «Bau-
planung— Bautechnik» 17 (1963), 8, S. 366—370.

2.11. Rathausneubau Marl, Hochtief Nacbrichten 40 (1967).

2.12. Sanchez — Areas M. Form und Bauweise der Schalen. Berlin: VEB
Verlag fiir Bauwesen 1961. (русский перевод: M. Санчес-Аркас. Оболочки. М., Строй-
издат, 1964).

2.13. Ramaswamy G. S., George Z., S г i п i v a s a R а о В. V. Movable
Shuttering for Folded Plate Roof of Museurn Building at CBRJ, Roorkee. Indian Con-
crete Journal, August (1961).
2.14. Harry W. C. Precast Folded Plates Become Standard Products. ACI —
Journal, Detroit (1963) 10, p. 1375—1387.

2.15. Koy B. A. Unified Construction System of Factory Buildings Using Triangular
Sandwich Plates, International symposium on shell structures in engineering practice
(IASS), Budapest, Aug./Sept. 1965.

2.16. Heufers H. Uber die ersten Ingenierbauwerke aus Leichtbeton in Deutsch-
land «Beton — Herstellung, Verwendung» 17 (1967) 5, S. 161 bis 172.

2.17. Sendner W., Schmidt S. SE-Faltwerk, Verfahren fur Vorfertigung,
Transport und Montage von Faltwerken auch mit Oberlicht. «Baumaschinen und Bautech-
nik» (1967) 1, S. 1—10.

2.18. Girkmann K. Flachentragwerke, 3. Auflage, S. 525. Wien: Springer-Verlag
1954.

2.19. Studienentwurf fur eine Richtlinie «Faltwerksdacher». VEB Industrieprojektie-
rung Dresden 1, 1965.

2.20. Born J. Schaien — Faltwerke — Rippenkuppeln und Hangedacher, Bd. 3.
Dusseldorf: Werner Verlag 1964.

2.21. Faltwerkhalle. Betonbau des Inlandes (1964), 79/80. Wiesbaden: Deutscher
Beton — Verein e. V.

2.22. Riihle H. Vorgefertigte und vorgespannte Faltendacher. Osterreichische
Ingenieur — Zeitschrift (1966), S. 296.

К г л а в e 3

3.1. Michaelis. Contemporary Structure in Architecture. N. Y., Reinhold PuM. Co.

3.2. Neues Bauen in Eisenbeton, DBV, 1938.

3.3. «Beton und Eisen», 1937, S. 335.

3.4. Bull, of the Central Building Res. Inst. Roorkee, 1953.

3.5. «La Technique des Travaux», 1951, no. 9/10.

3.6. To же, 1935, p. 85.

3.7. «VDI — Zeitschrift», 1940, S. 171.

3.8. «Construction», 1958, vol. 8, p. 193.

3.9. «Civil Engineering», 1954, p. 46.

3.10. «Engineering Journal», No 63, ,p. 69.

3.11. «Bauingenieur», 1951, S. 93.

3.12. Annales de I’lnstitut Techn. du Batiment et des Travaux Publics, 1960, p. 773.

3.13. «Bauplanung — Bautechnik», 1955, S. 50.

3.14. Tedesko A. Thin — Shell Arch Selected for Denver Coliseum «Civil Engi-
neering» (1954), S. 46.

3.15. Henn, W. Hochspannungsversuchshalle in Berlin. «Bauen und Wohnen»
(1962), S. 208.

3.16. Halasz R. v. Neuere Bauten aus Stahlbeton — Fertigteilen in Berlin. «Be-
ton— und Stahlbetonbau» 49 (1954), S. 1.

3.17. Сборный железобетон на стройках Ленинграда. «Бетон и железобетон» 1957;
1966.

3.18. В г a d s h a w R. Precast Concrete Toroidal Vault. Journal of the American
Concrete Institute (1964), p. 257.

3.19. Narayana S. K. The Indian Concrete Journal (1959), p. 429.

3.20. Eiesland, Hylland N„ Olsen R. Indrettshall med foldet buetak i Oslo.
«Nordisk Betong» (1960), S. 1.

3.21. Riihle H., G о 11 s t e i n H. Faltwerkbogenkonstruktion aus Spannbeton fiir
einen Rohsalzschuppen der Kaliindustrie. «Bauplanung — Bautechnik» 21 (1967), S. 321.

3.22, Инструкция по проектированию железобетонных тонкостенных пространст-
венных покрытий и перекрытий. М... Госстройиздат, 1961.

3.23. Portland Cement Association (Chicago). Advanced Engineering Bull., No. 8—9.

3.24. Миш он OB, Колчаков. «Строительство» (София), 1960, № 9, стр. 20.

3.25. Kollar. «Acta Technica» (Budapest), 1961, f. 1/2, p. 11; f. 3/4, ip. 267.

3.26. Leonhardt. Spannbeton fiir die Praxis. Berlin, Verlag W. Ernst.
К г л а в е 4

4.1. «Beton und Eisen», 1936, S. 159.

4.2. «Bauingenieur», 1939, S. 123.

4.3. «La Technique des Travaux», 1939, p. 371.

4.4. To же, 1949, p. 9.

4.5. «Bauwelt», 1940, Jg. 29, S. 1.

4.6. «Bautechnik», 1940, S. 497.

4.7. Сахиовский К. В. Железобетонные конструкции. М„ Госстройиздат, 1951.

4.8, «Beton und Stahlbeton», 1950, S. 1.

4.9. To же, 1957, S. 8.

4.10. To же, 1950, S. 264.

4.11. «Concrete Quarterly», 1952, vol. 14, p. 42.

4.12. Konstrukcie montovane. Bratislava, «Ргаса», 1955.

4.13. Proceedings of the II. Symposium on Concrete Shell Roof Construction (Oslo,
1957), Session 1, Paper No. 7.

4.14. H rub an K. Lange parabolische Zylinderschalen. IVBH, V. Kongrefi. Lissa-
bon. II a 2 (1956).

4.15. Riihle H. Flache Kreiszylinderschalen. «Beton — und Stahlbelonbau» 5
(1963), S. 33.

4.16. Haas A. M. Uber die Ausfiihrung eines Spannbeton — Schalendaches der
Fabrik Jamin in Ousterhout. «De Ingenieur» 68 (1956), S. 47.

4.17. Schorch — Balkheimer: Shedhalle in Wurzburg aus Fertigteilen und
Ortbeton. «Beton — und Stahlbelonbau» 51 (1956), S. 275.

4.18. H о s s d о r f. H. Schalen — Shed — Dach aus zusammengespannten Fertigteilen.
«Beton —und Stahlbelonbau» 58 (1963), S. 52.

4.19. Schaarschmidt F., Riihle H., Pill ack H., u. a. Shedhalle aus vor-
gefertigten und vorgespannten Schalenelementen fiir den VEB Hochvakuuin Dresden.
«Bauplanung — Bautechnik»20 (1966), S. 167.

4.20. Mann, W. Neue Messehalle in Frankfurt a. Main. «Beton- und Stahlbelonbau»
6 2 (1967), S. 52.

4.21. Gel Ihor n: Ein Schalenfaltdach von Carl Lauchner. «Bautechnik» 32 (1955),
S. 165.

4.22, Lundgren. Cylindrical Shells. Copenhagen, Danish Techn. Press, 1949.

4.23. Chrono wic z-B о r n. Die Berechnung von Zylinderschalen. Praktische
Naherungsverfahren. Stuttgart, Verlag K. Wittwer, 1961.

4.24. Rabich. «Bauplanung — Bautechnik», 1954, S. 389; 1955, S. 115; 1956, S. 4.

4.25. Rabich. Randwerttabellen zur Berechnung von Kreiszylinderschalen. Ent-
wurfsbiiro fiir Typung des Ministeriums fiir Aufbau, 1954.

4.26. R ii d i g e r-U r b a n. Kreiszylinderschalen. Leipzig, Teubner Verlagsges., 1962.

4.27. Rontsch. «Bauplanung — Bautechnik», 1966, M. 5, S. 224.

4.28. Bleich, Parme, Salvador!, Schorer. Design of Cylindrical Concrete
Sheil Roofs. ASCE Manuals for Engineering Practice, No. 3, N. Y.

4.29. Fuchssteiner. «Beton und Stahlbeton», 1960, H. 9.

4.30. Stevens B. Contribution a I’etude des voiles minces continue. Abh. Int.
Verein fiir Briickenbau und Hochbau, Jg. 16, S. 23.

4.31. Olsen. Continious Shells. Proceedings of the II. Symposium on Concrete Shell
Roof Construction (Oslo, 1957).

4.32. Haas A. Research on a Prestressed Concrete Northlight Shell Structure
II. Congres des Feber. Intern, de la Precontrainte (Amsterdam, 1955), Session Illb.
Paper No 1.

4.33. Arnold. «Beton- und Stahlbelonbau», 1960, S. 145.

К главе 5

5.1. «Cement», 1961, p. 424.

5.2. «Beton und Eisen», 1923, S. 293.

5.3. To же, 1930, S. 190.
5.4 То же, 1932, S. 280.

5.5. To же, 1940, S. 235.

5.6. To же, 1929, H. 18/19.

5.7. To же, 1932, S. 101.

o.S. «Bauingenieur», 1925, S. 362.

5.9. To же, 1959, S. 164.

5.10. To же, 1960, S. 471.

5.11. To же, 1934, S. 128.

\12. Сахловский К- В. Железобетонные конструкции. М., Госстройиздат, 1951.

5.13. Institute Technico de la Construccion у Edification, 1936, No. 11.

5.14. «Plancn und Bauen», 1950, S. 257.

5.15. Proceedings of the II. Symposium on Concrete Shell Roof Construction
(Oslo, 1957).

5.16. «Бетон и железобетон», 1961.

5.17. «Schweizerische Bauzeitung», 1950, S. 223.

5.18. To же, 1954, S. 21.

5.19. «Beton», 1953, p. 131.

5.20. Duyster H. C. Entvvurf des Evaiuons. «Cement», (1966), S. 433.

5.21. Lazonder I. M. Die Ausfiihrung des Evaiuons. «Cement» (1966), S. 504.

5.22. Erdhilgel als Ersastz fiir Schalung. «Beton- und Stahlbetonbau», 1957, S. 169.

5.23. Haas, A. Construction of the ANWB — Building «De Ingenieur» (1961) 11.

5.24. Beck, H. Die tragende Konstruktion der Festhalle der Farbenwerke Hoechst.
<.Dc-r Bauingenieur» (1963), S. 95.

5.25. Schmitz H. Das Schalentragwerk der Stadtischen Bilhnen Dortmund
Konstruktion und Ausfiihrung. «Beton und Stahlbetonbau» (1965), S. 133.

5.26. Der CNIT — Aussteliungspalast in Paris «L’architecture d’aujord hui» (1959)
S. 8 .zBauingenieur» (1960), S. 146.

5.27. Sargcr. R. La technique des voiles pretend lies et leurs developpinents future.
«Etuc-i’S et realisations» (1959) N. 67.

5.2б. Doga no if I. Zwei neuartige Hallen aus Schalenfertigteilen. «Die Bautech-
nik , (19611, S. 247.

5.29. A Shell of Double Curvature for Roofs and Floors. Central Building Research
Institute. Roorkee (U. P.) India.

5.30. Горенштейн. Б. В. Сборно-монолитные железобетонные оболочки попры-
гай .производственных зданий с прямоугольной сеткой колонн. В кн.: «Большепролет-
ные оболочки». Труды конгресса ПАСС (Ленинград, 1966), т. 1. 51., Стройизда.', 1969.

5.31. Хоц.л ер Г. К вопросу о проектировании оболочек «бикини». Там же.

5.32. Pflilger A. Elementare Schalenstatik. Berlin, Springer — Verlag, 1960, S. 7.

5.33. Born D. Praktische Schalensiatik. Bd. 1. Die Rotationsschalen. Berlin, Ver-
lag \V. Ernst, 1960

5.34. Власов В. 3. Общая теория оболочек и ее приложения в технике. 51.,
Гостехтеоретиздат, 1949.

5.35. G г a v i п а Р. Theorie und Berechnung der Rotationsschalen. Berlin, Springer
Verlag, 1958.

5.36. В г о n d u m-N i e 1 s e n T. Axisymmetric Bending of Shells. Ropenhagen, Da-
nish Techn. Press, 1962.

5.37. Paduart A. Des Voiles Minces en Beton Arme. Paris. Eyrolles, 1961.

5.38. Menyhard I. Theorie der Schalenkonstruktion. Budapest. 1942.

5.39. Schmodits K. Statik der Schalenkonstruktion. Leipzig, Teubner Verlagsges..
1965.

5.40. Girkmann R. Flachentragwerke. Wein, Springer Verlag, 1959.

5.41. Timoshenko S., Woinowsky-Rrieger S. Theory of Plates and Shells.
N. 5., 1959 (русский перевод: С. П. Тимошенко, С. Войновский-Кригер. Пластины и
оболочки. М., Физ.матпиз, 1963).

0.42. Доклады конгрессов и симпозиумов ИАСС в Дельфте, Брюсселе, Варшаве,
Сан-Франииско, Будапеште, Ленинграде, Мехико.

5.43. Fliigge W. Statik und Dynamik der Schalen. Berlin, Springer — Verlag,
1957, S. 45, 172 (русский перевод: В. Флюгге. Статика и динамика оболочек. М., Гос-
стройиздат, 1961).
5.44. Haas A. Design of Thin Concrete Shells. N. Y., Wiley and Sons. Vol. 1,
(1962), p. 30.

5.45. Там же, Vol. 2 (1967), p. 93.

5.46. H a m p e E. Statik rotationssymmetrischer Flachentragwerken. Bd. 3. Kegel-
schale, Kugelschale. Berlin, VEB Verlag fiir Bauwesen, 1967.

5.47. Csonka P. Membranschalen. Bauingenieur — Praxis, H. 16, Berlin, Verlag,
W. Ernst, 1966.

5.48. Zern a W. «Beton- und Stahlbetonbau», 1964, S. 193.

5.49. Doganoff J. Beitrag zur Berechnung der rechteckig begrenzten Kugelschale.
Mitteilungen des Inst, fiir Massivbau TH Hannover.

5.50. R ii h 1 e H. «Bauplanung— Bautechnik», 1965, S. 427.

5.51. Hotzler H. Contribution to a Simplified Calculation of the Flexibility of
Shallow Thin Spherical Shells. Proceedings of the IASS Symposium (Budapest, 1965).

5.52. Ha rrensti en H. Funicular Shells. Там же.

5.53. Fuchssteiner W. «Beton-und Stahlbetonbau», 1964, S. 25.

5.54. Mittelmann 0. «Ingenieur — Archiv», 1958, S. 288.

5.55. H r u b a n K. «Acta Technica» (Budapest), t. VII, f. 3/4.

5.56. Schmidt H. Zur Berechnung der Membranspannungen in Translationsschalen
mit kreisformiger Leitlinie. Wiss. Zeitschrift der TU Dresden, 1961, S. 1372.

5.57. Ramaswamy G. Analysis, Design and Construction of a New Shell of
Double Curvature. Proceedings of the IASS Symposium (Delft). Amsterdam, North
Holland Publ. Co., 1961, p. 101.

5.58. Schmidt H. Ergebnisse von Beulversuchen mil doppeltgekriimmten Schalen-
modellen aus Aluminium. Там же, p. 161.

5.59. Bradshaw R. «Journal of the American Concrete Institute», 1963, p. 313.

5.60. Leonhardt. «Beton- und Stahlbetonbau», 1965, S. 215.

К главе 6

6.1. Hahn M. Voiles de toiture en parabolides hyperboliques. Bulletin of the IASS
Nr. 6.

6.2. H r u b a n K. Die Entwicklung diinner Schalen. «Technicky Obzor», Prag
(1941) 9, 10, 11, 12.

6.3. Riihle H. Bauen mit Schalen. «Bauwelt» (1960), S. 1311.

6.4. Campbell B. Felix Candela. «Concrete Quarterly» 42 (1959), p. 2

6.5. M a d r s о n: Building for Economy with Hyperbolic Paraboloids. Journal of the
American Concrete Institute (1956), p. 373.

6.6. Hyperbolic Paraboloids. «Architect and Building News», London, 220 (1961) 27.

6.7. Swart R. Het drinkwater produktiebedrijf Beerenplaat 4. Schaaldaken van het
Filtergebouw. «Cement» XVII (1965), S. 175.

6.8. Hajnal-Konyi K. Construction of a Hyperbolic Paraboloid Shell Roof over
the Garage of the Lincoln Shire Motor Company Ltcl. Bulletin of the IASS No. 8.

6.9. Tsuboi Y., Masukawa, R. Hvperbolic Paraboloidal Sheil Structure. Bulle-
tin of the IASS No. 28.

6.10. H о 11 i n g s I. P. The Design and Construction of a Concrete Shell Roofed
Industrial Building. «New Zealand Engineering» (1964), p. 321.

6.11. Flint A. R., Low A. E. The Construction of Hyperbolic Paraboloid Type
Shells without Temporary Formwork: Bulletin of the IASS № 15.

6.12. Anchor R. D. Shell Roof at Hatfield, England. Proceedings of the IASS —
Symposium. Budapest (1965) ILA.

6.13. Waling J. L., Ziegler E. E., Kemmer H. G. Hypar Shell Construction
by Offset Wire Method Proceedings of the World Conference on Shell Structures (.1964).
«Civil. Engineering» (1964) 12.

6.14. Haeussler E. Die HP — Schale als Bauelement. Zentralblatt fiir Industrie-
bau (1959). S. 34.

6.15. Elsner: Weiterentwicklung der HP — Schalen — Dachkonstruktion fiir Indust-
riehallen. Zentralblatt fiir Industriebau (1961), S. 481.

6.16. Muller H. Prefabrication and Erection of HP—Shells. Proceeding of the
IASS— Symposium. Budapest (1965) II. B.
6.17. Duyster H. La conception, 1’execution et le comportement d’une coque mince
en beton precontract. Bulletin of the IASS No. 14.

6.18. Tedesko A. Shell at Denver -- Hyperbolic Paraboloidal Structure of Wide
Span. Journal of the American Concrete Institute (1960), p. 404.

6.19. I s s e n m a n n, Pilarsky: Le voile mince, materiaux modernes. Le parabo-
loide hyperbolique. «Travaux Architecture — Construction» (1936), p. 177.

6.20. Candela F. Stress Analysis for auy Hyperbolic Paraboloids «Architectural
Record» (1958), ip. 205.

6.21. Candela F. General Formulas for Membrane Stresses in Hyperbolic — Para-
bolodal Shells. Journal of the American Concrete Institute (1960), p. 353.

6.22. H a r r e n s t i en: Hyperbolic Paraboloid Umbrella Shells under Vertical Loads,
Journal of the American Concrete Institute (1960), p. 385.

6.23. В о n g a r d: Zur Theorie und Berechnung von Schalentragwerken in Form
qleichseitiger hyperbolischer Paraboloide. «Bautechnik — Archiv» H. 15.

6.24. Bennet: Hyperbolic Paraboloids. «Architect and Building News», London
(1961) 10, p. 325.

6.25. Ramaswamy, Rao: The Membrane Theory Applied to Hyperbalic Paraboloid
Shells, Indian Concrete Journal (1961), p. 156.

6.26. So a re M. Contributii la teoria incovoierii paraboloidului hiperbolic i sa
studi si cercetari de mecanica aplicata (1962) 2, Anul. XIII Acad. RPR.

6.27. Tupamaki P. A. On the Theory of Equilateral Hyperbolic Paraboloid Shells.
Dissertation, TH Helsinki, 1966.

6.28. Beles A. Soare M. Paraboloidul Eliptic si Hiperbalic in Constructii. Edi-
tura Academiei Republicii Populare Romine (1964).

6.29. Haas A. M. Design of Thin Concrete Shells. Negative Curvature Index.
Vol. 2. John Wiley & Sons, Ins., New York (1967).

6.30. В a n d e 1, H. Die konstruktive Ausbildung von Randgliedern hyperbolisch-
parabolischer Schalen. «Der Bauingenieur» (1962), S. 21.

6.31 Parme, A. Elementary Analysis of Hyperbolic Paraboloid Shells. IASS —
Bulletin No. 4.

К главе?

7.1. «Bauingenieur», 1936, S. 351.

7.2. Michaelis. Contemporary Structure in Architecture. N. Y., Reinhold Publ. Co.

7.3. «La Technique des Travaux», 1949, p. 9.

7.4. Soare. «Bauingenieur», 1958, S. 256.

7.5. Schmidt. «Bauplaunug — Bautechnik», 1961, S. 334; 439.

7.6. D о g a n о f f. Proceedings of the II. Symposium on Concrete Shell Roof Constru-
ction (Oslo, 1957). Session III, Paper No. 2.

7.7. D о g a n о f f. «Bautechnik», 1957, S. 49; 1959, S. 235.

7.8. Fuchssteiner W. Einige neuere Schalenbauten mit besonderer Beachtung
ihrer wirtschaftlichen Ausfiihrung. «Beton- und Stahlbetonbau» 54 (1956), S. 108.

К главе 8

8.1. T о г г о j a Е. Logik der Form. Munchen: Callwey 1961.

8.2. Siegel, C. Strukturformen der modernen Architektur. 2. Aufl. Munchen: Call-
wcy 1965.

8.3. Joedicke J. Schalenbau. Konstruktion und Gestaltung Stuttgart: Kramer

8.4. Buckminster Fuller R: A Philosophy of Space and Shape. «Consulting
Engineer» (1959) 12, p. 90.

8.5. Joedicke J. Systematik der Schalenkonstruktionen. «Bauen+Wohnen» 14
(1959), 8, S. 262.

8.6. ^ Саржер P. Рациональное применение тонкостенных оболочек в качестве
покрытий. В кн.: «Большепролетные оболочки». Труды конгресса ИАСС (Ленинград,
1966), т. 2, М., Стройиздат, 1969.
8.7. Rusch H. Betrachtungen zu den Bauten von Pier Luigi Nervi. «Baumeister»
(1961) 6.

8.8. Roland C. Otto Frei: Spannweiten. Ein Werkstattbericht. Berlin, Ullstein
1965.

8.9. Riihle H. Bauen mit Schalen. «Bauwelt» 51 (1960) 46, S. 1311.

8.10. Isler H. New Shapes for Shells. IASS — Kolloquium Madrid (1959). Beit-
rag C—3.

8.11. Donato: Element! costruhivi modular! delle copertur nella composizione
architeitonica. «L’Industia Italiana del Cemento» (1961) 12.

8.12. Sarger R. La technique des voiles pretendues et leurs developpements futurs.
«Eludes et realisations» (1959) No. 67.

8.13. Havemann K. Construction of Modern Shells in Hamburg’s Large Market.
Bulletin der IASS (1964) Nr. 20.

8.14. Tsuboi ¥., Kawaguchi, M. Design of a Concrete Shell Roof Structure
in tire Shape of an Inverted Cylinder. Proceedings of the World Conference on She’d
Structures (1964), S. 369. Nat. Academy of Sciences (USA).

8.15. Polonyi St.: Schalen und" Faltwerke. «Bauwelt» (1967) 36, S. 908.

8.16. Schmitz: Die St. — Rochus — Kirche in Dusseldorf. «Beton- und Stahlbeton-
bau» 52 (1957) 5, p. 97.

8.17. Bradshaw R. A Large Span Cellular Shell. Proceedings of the World Con-
ference on Shell Structures (1964), p. 409. Nat. Academy of Sciences (USA).

8.18. Seifert: Bau der Flugzeughalle III in Frankfurt (Main). «Bauingenieur» 35
(1960) 4, S. 113.

8.19. Kirchnen H. Das Schalendach der Flugzeughalle III in Frankfurt (Main)
«Bauingenieur» 35 (I960) 1, S. 21. «Beton- und Stahlbetonbau» 55 (1960) 4, S- 73.

8.20. Chaudesaigues M. J. La Basilique Souterraine de Lourdes. Anales de
Flnstiiut Technique du Bailment et des Travaux Publics (1959) 7, p. 658.

8.21. Zctlin L. Engineering Features of Free—Form Concrete Thin Shell for
Eastman Kodak Pavilion. Journal of the American Concrete Institute (1964) 10, p._1249.

8.22. Caminos H. Studies on Models of a Type of Membranal Structures. IASS —
Kolioquiuni Madrid (1959) Beitrag a — 10.

8.23. Riihle H. Die Parinerschaft von Architekt und Ingenieur — Gegenwart und
Zukunii. Wiss. Zeitschrift der Technischen Universitat Dresden 15 (1966) 6.

К главе 9

9.1. Nervi P. L. Bauten und Projekte Stuttgart: Verlag Gert Hatje 1957.

9.2. Byrne J. G., Wright W. Reinforced Cementmortar Construction, «rnoucr,
mid Coristr. Eng». Vol. 12, 1961.

9.3. R a ко n si к О. Balinsteigdacher in Ferrozemeiitbauweise. Wissenschaflliche
Zeitschrift der Hochschule fiir Bauwesen Leipzig. Sonderdruck (1964), S. 121—123.

9.4. Kaczynski W. Siatkobeton w budownictwie przemyslowym. «Inz. Budowni»,
Warszawa 20 (1963), 5, S. 296.

9.5. Enescu St., Scare M. Elemente de constructie din armociment Partea Ila
Bull Stud, cersetari stiintifice Const. Alat. Constr. Arhit. Sistemat. JNCERS—JSCAS
Bucuresti (1962) 1, S. 53.

9.6. Enescu St., So a re M. Elemente. spatiaie din armociment pentru acoperisul
halelor industriale. Rev. const, mater, constr., Bucuresti 15 (1963), S. 2—8.

9.7. Mikulec F. Te.nkostenne armoeeinentove stresni plaste. Vestniko Keramprojekt,
Brno (1962) 3, S. 42—48.

9.8. Ч и ж e в с к и й Ф. С. Армоцементные конструкции в Чехословакии. «Бетон и
железобетон», 1967, № 4.

9.9. Боровский Н. В., Покрасс Л. И. Армоцементные конструкции. Киев,
1965.

9.10. Фролов Н. и др. Армоцементные конструкции. гМннск, 1965.

9.11. Хайдуков Г. К. Армоцементные конструкции. М., Госстройиздат, 1963.

9.12. Морозов А. П. Армоцементные конструкции в строительстве. Л., Гос-
стройиздат, 1961.

9.13. Морозов А. П. Новые тонкостенные конструкции. Армоцемент. Л., Гос-
стройиздат, 1961.
9.14. Smola P. Visute strechy z armocementu «Pozemni stavby» 8 (11
S. 321—323.

9.13. Инструктивные указания по проектированию армоцементных констрхт
(НИИЖБ АСиА СССР). М.., Госстройиздат, 1961.

9.16. Инструктивные указания по проектированию армоцементных конструкцг
повышенным насыщением материала сетками (Ленфилиал АСиА СССР). Л., Госст
издат, 1961.

9.17. Гельфанд Т. П. и др. «Экспресс-информация по строительству», 1
№ 12, стр. 10.

9.18. D a h 1 J., W i е s е J. Netzbewehrter Beton. Deutsche Bauenzyklopa
Berlin: VEB Verlag fiir Bauwesen 1965.

9.19. Walkus R. Z doswiadczeft produkcij elementow siatkobetonowych. «Przeg
Budowlany» (1967), 2, S. 93—96.

9.20. Сборный железобетон на стройках Ленинграда. «Бетон и железобетг
1957. 1966.

ОПЕЧАТКИ

Страница

Строка

167—162 та6-'* 1- 5'1

1 3-я колонка

4-я колонка

Напечатано

длина Ei •**
ширима Еа м.

Должно быть

радиус кривизны R, м
диаметр основания D, м

1 Зак. S03
ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Предисловие к русскому 'изданию ...... ............... ..................... Э

Предисловие к немецкому изданию . . . -................................... 6

Введение . . 4 . . ............................................................. 8

Глава 1. Цилиндрические и волнистые оболочки............................................ 11

1. Классификация и развитие конструктивных форм . .............................. 11

2. Основы 'расчета . . х ...................«..................................40

3. Расчет сечений . »...................................................... 45

4. Армирование и предварительное напряжение . . .................. 46

Глава 2. Складки и складчатые системы . . w........................................59

1. Классификация и развитие конструктивных форм............................. . 59

2. Основные положения по конструированию........................................ 70

3. Основы расчета.......................... ..... ............................74

4, Армирование -и предварительное напряжение . ............................76

Глава 3. Волнистые и складчатые своды . . . . ............................. 95

1. Классификация и развитие конструктивных форм........................... . 85

2. Основы расчета 107

3. Армирование ... . . . 109

4. Конструктивные детали..................................................... ИЗ

Глава 4. Шедовые покрытия - , . .............................................418

1. Классификация и развитие конструктивных форм............................... . 118

2. Основы расчета........................................................... 144

3. Армирование и (Предварительное напряжение ..................................145

4. Конструктивые детали . .... 4.............................................. 153

Глава

5. Купола, оболочки вращения и переноса» пологие оболочки на плоском контуре 1156

1. Классификация и развитие конструктивных форм . . ...........................156

2. Формообразование и основы расчета . ..................................201

3. Расчет сечений . . , < . - . . .......................................... 211

4. Конструирование . . » ......................................... 21’2

Глава

Список

6. Гиперболические параболоиды (гипары) ................................ . .

4. .Развитие 'конструктивных форм . . .................... ............

2. Основы расчета................... ........................................

7. Коноидальные оболочки , ......................................

Классификация и развитие конструктивных форм . .........

2. Основы расчета.................................. .........................

3, Конструктивные детали х ...........

8. Развитие форм железобетонных оболочек и складок.................... . • •

9. Армоцементные оболочки и складки . . .

1. 'Типы конструкций 'И армирование . « .

2, Конструктивные формы и статические схемы

3. Стыки 1И изоляция покрытий * «

4. Т'ехнико-эконом'ические показатели
б, Основы расчета ... ...........

6. Конструктивные решения...................

литературы ..................................

280

281

282

284

286

295

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ

(конструкции и методы возведения)

В двух томах

Том I

ЖЕЛЕЗОБЕТОН, АРМОЦЕМЕНТ

Герман Рюле, Эрих Кюн, Карл Вайсбах, Дитрих Цайдлер

Тем. план 1973 г. № 95

Редактор издательства А. В. Болотина

Технический редактор Н. В. В ы с о т и н а

Корректоры Г. Г. Морозовска я, М. Ф. Казакова

Сдано в набор 17/V 4973 г. Подписано к печати 20/VIII 4973 г.

Формат 70Х90'/1б Бумага типографская № 1. 15,96 усл. печ. л. (21,98 уч.-изд. л.)

Изд. № AVI—3812 Зак. Ха 303 Цена 1 р. 84 к.

Стройиздат

103777, Москва, Кузнецкий мост, д. 9

Подольская типография Союзполнграфлрома при Государственном комитете Севета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли

г. Подольск, ул. Кирова, д. 25