Рюле - Пространственные покрытия. Металл, пластмассы, дерево, керамика

Пространственные покрытия. (Конструкции и методы возведения). В 2-х т. Под общей редакцией Г. Рюле. Т. П. Металл,  пластмассы, дерево, керамика. Пер. с нем. С. Б. Ермолова. М., Стройиздат, 1974, 247 с. Авт.: Рюле Г., Акжерман Г., Бакман У. и др.

Во II томе рассмотрены висячие покрытия, пространственные конструкции из металла и пластмасс, пневматические и тентовые  конструкции, а также оболочки из дерева и керамики. Приводится  классификация пространственных покрытий. Дается обзор инженерных методов расчета оболочек и других пространственных систем,  рекомендации по конструированию, способам изготовления и монтажа.

Книга хорошо иллюстрировала, снабжена обширной библиографией. Том I выпущен в 1973 г. Он посвящен проектированию  пространственных конструкций покрытий — оболочек и складок из  железобетона и армоцемента.

Книга предназначена для инженерно-технических работников и архитекторов.

Табл. 30, ил. 413, список лит.: 172 назв.

(c) Перевод на русский язык, Стройиздат, 1974

ОТ РЕДАКЦИИ

Второй том книги «Пространственные покрытия», написанной коллективом авторов ГДР под руководством Г. Рюле, издается в русском переводе с некоторыми изменениями. В частности, в  переводе опущена глава, посвященная устройству кровель, водостоков и других элементов пространственных покрытий (автор Х.-П. Мош); значительная часть материала этой главы включена в главу 4. 

Главы 5 «Керамические оболочки» и 6 «Деревянные оболочки» в  немецком издании были помещены в первом томе. При переводе и  редактировании исправлены замеченные неточности.

Глава I написана Г. Аккерманом и У. Бекманом, глава 2 —О. Пацельтом, глава 3 — Г. Рюле и Р. Шульцем, главы 4—6 — Г. Рюле.

ВВЕДЕНИЕ

Появление оболочек в классическом железобетоне ознаменовало по существу начало целенаправленной работы по созданию облегченных конструктивных форм покрытий. Сформировавшиеся на основе обширных исследовании и  практического опыта принципы конструирования, развитие и совершенствование методов  строительства позволили примерно за 40 лет заметно повысить эффективность  железобетонных пространственных покрытии. Обстоятельный анализ этого развития и основных его достижений дан в первом томе книги «Пространственные покрытия».

Создание облегченных конструкций стало в последнее время общей тенденцией современного строительства; открывающиеся в связи с этим возможности и  перспективы весьма велики и еще не раскрыты полностью. Решающее значение здесь опять-таки имеет использование эффекта пространственной работы конструкций, выполняемых .из стали или из совершенно новых материалов, таких, как .пластмассы.

Разработка облегченных конструкций представляет собой метод научно  обоснованного конструирования, причем его конечная цель может быть достигнута разработкой рациональных конструктивных форм, обеспечивающих максимально эффективное  использование свойств существующих материалов (конструкции облегченных форм), и соответствующим выбором и применением новых материалов (конструкции из легких материалов). Речь идет, таким образом, не столько о простой замене одних  конструкционных материалов другими, сколько о применении легких материалов (и в  особенности их комбинаций) для создания наиболее легких и экономичных конструкций, удовлетворяющих всем условиям технологии изготовления. Решение этой задачи  осложняется постоянно растущими функциональными требованиями к зданиям и  сооружениям.

Характерная черта современного этапа в проектировании конструкций—развитие системного подхода и сокращение разрыва во времени между разработкой  конструктивной идеи и ее широкой практической реализацией. О высоком уровне современного строительного проектирования свидетельствует создание таких пространственных  систем, как Байтовые покрытия, легкие металлические структуры, пневматические  конструкции, пластмассовые оболочки. Здесь еще более быстрыми темпами, чем при  развитии железобетонных оболочек, происходит становление многообразных конструктивных форм и совершенствование методов возведения конструкций.

Во втором томе книги «Пространственные покрытия» содержится информация о состоянии и тенденциях развития новых облегченных конструкций покрытий,  освещение накопленного в этой области практического опыта. Естественно, что многие  проблемы еще не исследованы, а конструктивные принципы находятся в ряде случаев на стадии становления. Однако необходимость решения этих вопросов сама по себе уже является стимулом для дальнейшей научно-технической работы. Именно с этой точки зрения и следует оценивать принятую авторами систему изложения материала в  отдельных главах.

Авторы выражают самую сердечную признательность всем, кто своим личным  участием или предоставлением материалов ,внес вклад в создание этой книги.

Г. РЮЛЕ

Дрезден, декабрь 1969 г.

Глава 1 ВАНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Когда в 1834 г. был изобретен проволочный трос, это  означало появление конструктивного элемента, незаменимого во многих отраслях современной техники, что определяется его замечательными свойствами — высокой прочностью при малом весе, гибкостью,  долговечностью. В строительстве проволочные тросы были впервые  применены в качестве несущих элементов висячих мостов, а затем и в  большепролетных висячих покрытиях. Прообразы таких покрытий—палатки или шатры; их мягкая оболочка (мембрана) является одновременно и ограждающей, и несущей конструкцией покрытия. В вантовых  (тросовых) покрытиях эти функции разделены: несущими элементами  являются тросы, а ограждением — конструкция заполнения (кровли).

Впервые вантовые покрытия были сооружены В. Г. Шуховым в  России (в Нижнем Новгороде) еще в 1896 г. Однако только постройка Рэлей-арены в США (1952 г.) наглядно продемонстрировала широкие возможности применения тросов в конструкциях покрытий. С тех пор в мире сооружено множество вантовых покрытий различных форм и конструктивных систем с использованием разнообразных методов  строительства.

Висячие покрытия оказываются наиболее экономичными по  сравнению с другими конструкциями в тех случаях, когда требуется  перекрывать средние и большие пролеты без внутренних опор. Уже  существуют висячие покрытия пролетом до 130 м. На основе дальнейшего  развития конструктивных форм покрытий пролеты могут быть еще больше.

В висячих покрытиях на несущие элементы (тросы) расходуется  примерно 5—6 кг стали на 1 м2 перекрываемой площади. Вантовые  конструкции имеют высокую степень готовности; монтаж их, как правило, несложен и требует немного времени.

Наиболее обширная область применения висячих (вантовых) покрытий— общественные сооружения; эти конструкции целесообразно использовать также для производственных и складских зданий. 

Растущая потребность в наиболее эффективных строительных конструкциях, имеющих возможно меньший вес и полностью использующих резервы прочности материалов, постоянное совершенствование свойств  материалов, весь ход экономического и социального развития создают весьма благоприятные перспективы для дальнейшего совершенствования вантовых конструкций.

1. СТАТИКА ВАНТОВЫХ СИСТЕМ

ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Однопролетный, абсолютно гибкий трос (нить), подвешенный к двум жестким опорам, передает приложенную к нему нагрузку q(x) на топору в виде усилий S (рис. 1.1). В отличие от жестких балок или арок, в которых нагрузка вызывает малые по величине упругие  перемещения, очертание оси нити определяется в основном большими  кинематическими перемещениями отдельных ее точек и мало зависит от  жесткости EF нити при растяжении. К таким системам, отличающимся  большой кинематической подвижностью, уже неприменимы некоторые из обычно используемых в статике упрощений, в частности принцип  суперпозиции (независимости действия сил). Байтовые конструкции  следует, таким образом, рассчитывать с учетом геометрической  нелинейности.