X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

На протяжении долгого времени передовая инженерная строительная мысль во всём мире целенаправленно движется к созданию новой архитектуры и ищет новые формы и методы строительства удовлетворяющие современному пониманию её: безопасности и комфорта, экономичности и социальной пользе, эстетике и энергоэффективности. И большепролетные светопрозрачные сооружения отвечают всем этим требованиям.

Общепризнанной точкой отсчёта новых возможностей строительного стекла считается возведение центрального павильона Всемирной выставки в Лондоне 1851 г., — Кристал-Паласа, или так называемого Хрустального Дворца, построенного по проекту инженера Джона Пэкстона (Рис.1.).

Рис.1. Кристал-Палас. Хрустальный Дворей. 1851 г.

Можно сказать, что Дворец Пакстона — это авантюра в чистом виде, ведь в те далекие времена еще ни одному архитектору не приходило в голову использовать в строительстве зданий комбинацию стекла и металла. По сути, у Хрустального Дворца просто не существовало прототипа в истории. Проект Пакстона — это один из первых примеров использования крупных унифицированных структурных элементов в строительстве.

Арматура внутри здания была окрашена в те же цвета, что и фермы. Изящный внутренний каркас и покрытие из стекла пропускали в здание максимум естественного света, экономя средства на искусственное освещение.

В 1866 здание сильно пострадало от пожара (Рис.2), Хрустальный дворец полностью выгорел, а его металлические конструкции разобрали на металлолом. Здание так никогда и не восстановили. Однако в 1990 на территории парка открыли музей Хрустального дворца.

Появление Хрустального дворца ознаменовало своеобразный переворот в истории архитектуры – с тех пор немалую роль в определении облика здания стал играть инженер-конструктор.

Рис.2. Хрустальный Дворей в огне.

Строительство светопрозрачных покрытий стремительно развивается с течением времени.

Идея заключается в создании над комплексом зданий единого надёжного светопрозрачного покрытия, которое, объединяя комплекс зданий в одно целое, создаёт вокруг этих зданий светопрозрачную защитную оболочку и обеспечивает поддержание во внутреннем пространстве сооружения постоянных и комфортных для человека заданных параметров температуры, влажности и чистоты воздуха, освещенности, безопасности. Внутри сооружения создавалась атмосфера, благоприятно влияющая на человека.

Основные принципы конструирования сооружений такого типа представляет собой:

- В некоторых случаях в качестве опор для светопрозрачного покрытия применяются не специально построенные для этого конструкции, а подготовленные в качестве опор основные здания комплекса, что в значительной мере снижает стоимость затрат на возведение защитного сооружения.

- Светопрозрачное покрытие состоит из предварительно напряженных многопоясных тросовых систем и расположенных поверх них жестких рамных конструкций со светопрозрачными элементами (фактически, тросовые системы снизу подпирают жесткую светопрозрачную оболочку состоящую их рамных конструкций и расположенных на этих рамных конструкциях светопрозрачных элементов) (Рис.3).

Рис.3.Предварительно напряженная многопоясная тросовая система.

- В качестве светопрозрачных элементов для покрытия защитного сооружения используются светопрозрачные материалы соответствующие тем климатическим условиям в которых производится строительство (например, для территорий с холодным, суровым климатом сегодня предпочтительно использовать 2-4 камерные стеклопакеты или другие многослойные материалы, такие как: многослойная полимерная тетрафторэтиленовая пленка (ETFE) - уже испытанная и налаженная в производстве, утолщенный листовой сотовый поликарбонатный пластик, многослойный полиэфирный стеклопластик, их производные аналоги или новые материалы с подходящими свойствами). [3]

- Каждая тросовая система, в соответствие длине перекрываемого пролёта и величине воспринимаемых ею нагрузок, имеет столько поясов тросов, сколько необходимо ей для получения своей двояковыпуклости и требующейся несущей способности. [1]

- Наклонные тросовые системы (образующиеся за счёт применения разновысоких опор) могут перекрывать значительно большие пролёты при меньшем количестве поясов и способны придавать формирующимся при этом защитным сооружениям разнообразные формы и размеры.

- Распорные стойки, установленные между поясами тросовой системы, передают нагрузки от рамной конструкции светопрозрачной оболочки на несущие тросы и далее: вертикальные составляющие этих нагрузок распределяются и передаются на все опорные здания, а горизонтальные составляющие - только на здания формирующие опорный контур защитного сооружения (опорный контур предусматривает систему контрфорсов и других мер для восприятия этих мощных нагрузок). [2]

- Анкерные узлы служат для восприятия возникающих в тросах усилий и передаче их на опорные конструкции, а в предварительно-напряженных тросовых покрытиях они используются также и для предварительного натяжения тросов.

- Часть применяемых распорных стоек тросовых систем (предпочтительно, в центральной части пролёта) при необходимости являются сквозными и/или имеют переменное поперечное сечение.

- При необходимости многопоясные тросовые системы светопрозрачного покрытия догружаются при помощи растяжек-пригрузов специальной конструкции.

- Предложенная технология строительства защитных сооружений позволяет проектировать и возводить сооружения бесконечно большого разнообразия форм и размеров.

Надёжные большие защитные светопрозрачные сооружения уже не кажутся чем-то экзотическим, но, вероятно, что очень скоро будут повсеместно востребованы.

Список литературы:

Зверев А.Н. Большепролетные конструкции покрытий общественных и промышленных зданий. СПб ГАСУ 1998 г

Большепролетные светопрозрачные здания и защитные сооружения. http://architect.3dn.ru/

Воронцов В.М., Немцев И.И. Стекло и керамика в архитектуре. Белгород 2010 г

Код для цитирования: Скопировать