Стропильная схема арочной крыши: Арочные стропила. Технология монтажа крыши из арочных стропил. Выбор и цены арочных стропил.

Арочные стропила. Технология монтажа крыши из арочных стропил. Выбор и цены арочных стропил.

11.07.2016 Admin

Полукруглая кровля, имеющая со стороны фронтона внешний вид арки, придает загородному дому некую индивидуальность, отличающую его от соседних построек с примитивными двухскатными или четырехскатными крышами. Основными несущими элементами в такой полукруглой кровле, являются арочные стропила, о выборе которых, технологии производства и их монтаже пойдет речь ниже в статье.

Что такое арочные стропила

Кровельное обычное стропило – это ровный деревянный брус с сечением 120х40 мм или 150х50 мм. При создании стропильной системы для скатной кровли, все брусья располагаются под одинаковым углом наклона и находятся в единой плоскости.

Арочное стропило – это такой же несущий элемент, как и обычное прямое стропило, только имеющее форму дуги. В отличие от прямых стропил, арочные балки по материалу изготовления различают на деревянные, металлические и железобетонные. По способу изготовления арочные стропила условно делятся на цельные, сборные и клееные, производство которых возможно только из древесины.

Где и как используют арочные стропила

В частном загородном строительстве – это создание стропильных систем для полукруглых крыш одноэтажных и двухэтажных коттеджей, а также для возведения на загородном участке навеса для парковки личного автотранспорта.

В сфере промышленности и сельского хозяйства – арочные стропила используют для строительства ангаров, складов, терминалов, ж/д вокзалов, и навесов при строительстве крытых парковок, автовокзалов, автозаправок и даже аквапарков.

При таком широком применении, конечно же, радиус дуги, материал и конструкция арочных стропил могут существенно отличаться.

Промышленное производство арочных стропил

В промышленных масштабах арочные стропила изготавливают в основном из металла и значительно реже из железобетона. Металлические арочные стропила носят название – фермы и, как правило, транспортируются и устанавливаются на несущих стенах или колоннах в собранном цельном виде. В зависимости от предполагаемой нагрузки металлические фермы изготавливают из такого сортамента металлопроката как: швеллер, треугольник, полый квадрат, труба и арматура.

Железобетонные арочные фермы в большинстве случаев изготавливаются сразу по месту их будущего расположения, то есть, производят заливку армированных монолитных ферм и ригелей в заранее приготовленную опалубку в виде арки. Такое строительство нельзя назвать типичным, так как такие архитектурные проекты разрабатываются достаточно редко, а дело доходит непосредственно до строительства еще реже.

Арочные стропила из дерева

Для загородного частного строительства используют арочные стропила и фермы, изготовленные из древесины. По способу изготовления они разделяются на следующие типы:

• Из цельного дерева – балки в форме арки изготавливают способом распила древесного полотна. Из-за большого количества отходов данные арочные балки изготавливают длинной до 6-7 м.
• Клееные стропила – получают путем склеивания тонкой обрезной доски толщиной 8-10 мм. Процесс изготовления аналогичен с производством клееного бруса, различие лишь в том, что на момент склеивания и сушки будущей стропиле умышленно задается выбранный радиус изгиба.
• Составные арочные стропила – изготавливаются как небольшими деревообрабатывающими предприятиями, так и непосредственно бригадой строителей, которая монтирует кровлю. Составные арочные балки по своей конструкции состоят из сшитых между собой металлическими шпильками брусьев длинной 100-150 см.

Изготовление арочных стропил своими руками

Изготовление стропил для монтажа арочной кровли начинается всегда с расчета. Здесь есть 2 варианта: «тяжелый» и «легкий» путь.

Тяжелый способ расчета длины и радиуса изгиба стропил

Этот вариант предусматривает разработку схемы следующего вида:

• Берется миллиметровая чертежная бумага и решается, в каком масштабе будет выполняться чертеж;
• Далее рулеткой необходимо замерить накрываемый арочной кровлей пролет от одной до другой несущей стены;
• Несущие стены и расстояние между ними переносятся на чертежную бумагу;
• Далее циркулем между несущими стенами вписывается правильный круг;
• После этого в круг вписывается равносторонний шестиугольник;
• Углы шестиугольника сами по себе задают размеры будущих арочных стропил;
• Завершается данный расчет перенесением с миллиметровой бумаги в натуру, то есть, необходимо изготовить согласно чертежу первую арочную стропилу, которую впоследствии будут использовать как шаблон для изготовления всего комплекта балок.

Легкий способ расчета

Существует целый ряд различных программ 2d и 3d, а также калькуляторов, которые помогут произвести расчет количества, длины и радиуса дуги стропил для арочной кровли. Например, в расчетный калькулятор необходимо всего лишь загрузить исходные данные, такие как ширина накрываемого пролета между несущими стенами и максимальная высота арки от потолочного перекрытия. Последние данные важны, так как не всегда стоит задачей изготовить кровлю в виде половины правильного круга. Часто необходимо рассчитать дугу с меньшим радиусом, что вручную на миллиметровой бумаге более проблематично.

Монтаж кровли из арочных стропил

Выполнив расчет, приступают к сборке первого арочного стропила. Для его изготовления нарезают заготовки из бруса 140х40 мм, например, длиной 130 см. Далее на ровной поверхности выкладывают из заготовок дугу – профиль будущего стропила. После этого изготавливают такое же количество заготовок, которые располагают поверх первого «слоя» брусков и отмечают точки крепления между ними. В большинстве случаев торцы брусков в 1 и 2 «слоях» торцуются под определенным углом. На следующем этапе оба «слоя» брусков сшиваются между собой шпильками.

Шпилька – металлический круглый стержень диаметром 8-12 мм с нарезанной на его обоих концах резьбой под гайку соответствующего диаметра. Для улучшения крепления используют контргайки или под обычной гайкой размещают зажимную прокладку. В зависимости от общего пролета и длины стропилы, её собирают из двух или трёх вышеописанных слоев брусков.

Подготовив первую стропилу, используя ее как шаблон, изготавливают весь остальной комплект балок, с учетом, что между стропилами в кровельной системе должен быть шаг 90-120 см. Когда весь комплект арочных балок будет подготовлен, их поднимают наверх и приступают к сборке кровли. Нижние концы арочных стропил крепят к мауэрлату – массивному брусу, закрепленному вдоль двух несущих стен к перекрытию, с помощью выпущенных из него шпилек.

Соединение верхних концов арочных стропил производится, либо на коньке – продольном, установленном на стойках массивном брусе, либо без конька – то есть, каждая пара стропил сшивается между собой в самой верхней точке кровли. Если выбран второй вариант, то тогда всю протяженность арки кровли делят на равные 3 части и, в полученных двух точках монтируют протяженные вдоль всей кровли опорные балки, которые устанавливаются аналогично коньку, на стойках.

После установки всего комплекта арочных балок поперечно им набивается обрешетка из обрезной доски. Шаг между обрешеткой подбирается в зависимости от кровельного материала. То есть, габаритов черепицы. Если же планируется обшивать кровлю битумной (гибкой) черепицей, то тогда вместо обрешетки вся стропильная система обшивается листами ОСП или влагостойкой фанерой. При такой конструкции расстояние между стропилами в системе не должно превышать 100 см. В противном случае, набивается обрешетка, поверх нее монтируется ОСП, а сверху уже битумная черепица.

Цены на арочные стропила и стоимость монтажа арочной кровли

Цена арочных стропил зависит от материала, из которого планируется их изготавливать, а также от протяженности и сложности выполнения арок. Например, заказывая арочные стропила можно обнаружить следующий нонсенс: цена на металлические фермы может быть такой же, как и стоимость деревянных арочных стропил. Казалось бы, металлопрокат дороже древесины, однако здесь играет свою роль сложность изготовления арочных балок.

Проекты арочных крыш, дома с фото и чертежами, арочные кровли

1. Главная
2. Проекты арочных крыш

Проекты арочной крыши представляют собой одни из самых сложных конструкций. Все потому, что количество разных нагрузок на ней на порядок выше, чем у других. Плюс ко всему, в монтаже она очень сложная. Наша компания занимается расчетами и спецификацией таких кровель. Вам также стоит ознакомиться со следующей информацией:

Подвиды арочных крыш, фото и цены
Нагрузки кровли
Расчет узлов крепления арочных крыш
Для чего нужен вентзазор кровли
Преимущество и недостатки
Угол наклона арочной кровли
Частые ошибки проектирования арочных крыш
Часто задаваемые вопросы

Подвиды арочных крыш, фото и цены

Здесь представлены проекты арочной кровли дома. А также их большой ассортимент, фото и чертежи:

Проект крыши с нуля

• ---

• Цена от 15000

• ---

Проект арочной крыши 1

• ---

• Цена от 15000

• ---

Проект арочной крыши 2

• ---

• Цена от 15000

• ---

Проект арочной крыши 3

• ---

• Цена от 15000

• ---

Любой из представленных выше проектов мы можем адаптировать под ваш дом, а также добавить или убрать любую конструкцию.

Нагрузки кровли
 

В первую очередь это ветровая и снеговая нагрузки в периоды максимального воздействия на кровлю. Важно сделать правильные расчеты, потому что на стропильную систему припадает больше всего груза. Среднее ее значение 1 м2 = 180 кг. Мы понимаем, что запас прочности коэффициента должен составлять более 1.7. В таком случае получается, что в среднем, на 1 м2 с запасом прочности припадает около 300 кг. В этом случае средний размер кровли составит от 200 м2. Если припустить ошибки в расчетах, это приведет к проседанию крыши или появлению волн и ям на ней. Чтоб этого не допустить, нужны точные расчеты нагрузок в сопромате, после которых определяется шаг стропил, размеры самих досок, виды ног и т.д.

Расчет узлов крепления арочных крыш
 

Узлы крепления представляют собой места съедения стропил, мауэрлат, нахлестов и т.д. На кровле должны быть распирающие нагрузки, поэтому важно просчитать каждый узел. При этом следует использовать правильный материал. Все аспекты необходимо учесть. Узел не стоит нагружать более, чем на 600 кг. Если допустить ошибку при расчетах, это может привести к серьезным последствиям: отрыв стропил от маурлата, их разъединение, трещины, разрушение кровельного пирога и т.

Для чего нужен вентзазор кровли
 

С вентзазором нужно заблаговременно определиться.
Они бывают двух типов:

1. Однослойная система вентиляции подкровельного пространства. В этом случае гидро-ветрозащита покупается мембранного типа с показателем sd меньше 0.1.При этом продух кровли делается сверху мембраны. Снизу она просто ложиться на утеплитель.
2. Двухслойная система. При таком методе, гидроветрозащита приобретается с показателем sd более 1. Продух кровельного пирога делается сразу с двух сторон – внутренней и внешней.

В обоих случаях конструкция конька будет отличаться. В любом случае, размер продуха не должен быть менее 40 мм и больше 100мм.

Преимущество и недостатки
 

Преимущества:

• Оригинальный вид
• Ветровые нагрузки минимальные

Недостатки:

• Сложность в монтаже
• Много сложных узлов и соединений
• Большая нагрузка

Это основные параметры и, исходя из них, вы можете сделать свои выводы.

Угол наклона арочной кровли
 

Угол наклона – один из самых важных аспектов при монтировании крыши, ведь от него зависят многие нюансы проекта, такие как совокупность сил приложенных к конструкции, тип покрытия.

1. Металлочерепица от 6°
2. Ондулин и шифер от 6°
3. Профнастил от 6°
4. Фальцевая от 7°
5. Цементно-песчаная и керамическая черепица от 10°
6. Гибкая черепица от 12°

Частые ошибки проектирования арочных крыш
 

За годы деятельности в сфере строительства мы успели выделить типичные ошибки, совершаемые в процессе монтажа:

1. Кровля состоит из 3-15 листов вместо 100.
2. Узлы крепления отсутствуют.
3. Не рассчитаны нагрузки.
4. Отсутствие таких важных мелочей, как конструктивы вентзазоров, коньков и так далее.
5. Неправильный расчёт продуха может спровоцировать гниение, грибок и обмораживание.

Обезопасив себя от этих и других ошибок, вы гарантировано получите качественную крышу, которая долго вам прослужит.

 
Вопрос: Подскажите, как сделать арку, на которой будут лежать стропила?

Ответ: Их можно сделать из металла или фанеры. Мы же рекомендуем использовать фанеру, но предварительно рассчитать нагрузку, направленную на данную арку. Только после этого можно будет приступить к ее изготовлению. Пример арочной конструкции вы можете посмотреть в видео инструкциях.

Вопрос: Как мне на арочной кровле сделать вентиляцию?

Ответ: Сделать это не так просто. Для этого необходимо использовать аэраторы.

Вопрос: Какую доску порекомендуете использовать для строительства?

Ответ: Мы рекомендуем использовать дерево первого сорта, строганной и камерной сушки.

Криволинейные стропильные фермы — Myrooff.com

Одной из самых важных вещей при строительстве крыши, безусловно, является использование правильных стропильных ферм, так как они позволят вам сосредоточиться на долговечности и привлекательности всей крыши.

Содержание

Если у вас большой дом или коммерческое здание, то добавление изогнутых стропильных ферм поможет вам сделать все здание более привлекательным и внушительным, что очень поможет вам в долгосрочной перспективе.

Но какой материал лучше всего использовать в этом отношении, и почему эти фермы одни из лучших, которые можно использовать прямо сейчас в такой ситуации? Давай выясним!

Во-первых, нужно понимать, что изогнутые стропильные фермы позволяют сделать крышу любого типа, независимо от того, коммерческая она или жилая, намного более привлекательной и интересной с визуальной точки зрения.

Дизайн и стиль крыши крыльца

Включите JavaScript

Конечно, обычных ферм более чем достаточно для небольших помещений, но крыши не могут так сильно сопротивляться, когда они растянуты на большее расстояние. Что отличает изогнутые фермы, так это то, что они не только обеспечивают прекрасную визуальную привлекательность, но и значительно упрощают повышение долговечности крыши.

Эстетика органично сочетается с производительностью, предлагая вам один из лучших способов покрытия здания, которые вы можете найти на рынке.

Изогнутые кровельные фермы из-за своей природы настраиваются, что означает, что вы можете легко изменить их форму и модифицировать их в соответствии с потребностями вашего конкретного проекта.

Изогнутые стальные фермы крыши

Одна из вещей, которые вам понравятся в изогнутых стальных фермах крыши, это то, что они сконструированы таким образом, что их можно без проблем вписать в любой проект.

Их можно легко обрезать, чтобы они подходили для любого места или типа крыши, а длина крыши не является проблемой. Обычно эти стальные фермы меньше, чем другие материалы, и они также могут быть довольно легкими, а это означает, что перемещение ферм из одного места в другое намного проще, чем ожидалось.

В то же время стальные фермы обладают достаточной прочностью для любой крыши. Такую ферму намного проще использовать, потому что она предлагает вам максимальное удобство, а также сохраняет низкую цену.

Это очень важно для многих людей, особенно для тех, у кого ограниченный бюджет.

Известно, что стропильные фермы открывают огромные возможности для любого места, потому что они не могут быть повреждены местным климатом, будь то сильный ветер или вода/дождь.

Реальность такова, что изогнутые стальные кровельные фермы разработаны для обеспечения максимальной производительности в любое время, и результаты определенно того стоят.

Изогнутые деревянные фермы для крыши

Большое преимущество изогнутых деревянных ферм для крыши заключается в том, что древесина определенно обладает большой долговечностью. Это очень важно для ферм, не имеющих нормальной формы, например, криволинейных.

Что касается цены, изогнутые деревянные фермы могут быть немного дороже, чем изогнутые стальные фермы, все зависит от материалов, из которых изготовлена ​​ферма.

Эти изогнутые деревянные фермы труднее реализовать, чем стальные, и в зависимости от плотности используемой древесины они также могут быть тяжелее. Но это более чем компенсирует естественный вид, который обеспечивает вся ферма.

Конечно, помимо внешнего вида, изогнутые деревянные фермы спроектированы с учетом большой долговечности.

И этим, и металлическим нужен профессионал для работы с ними, потому что процесс создания фермы немного сложнее, чем ожидалось, а это значит, что непрофессионал может легко сделать плохую работу, и этого следует избегать любой ценой, что очень важно.

Возникает вопрос, какая изогнутая ферма лучше, стальная или деревянная? Все зависит от масштабности проекта, а также его назначения.

В большинстве случаев изогнутые деревянные стропильные фермы намного лучше подходят для жилых помещений и домов, в то время как изогнутые стальные стропильные фермы предназначены в основном для коммерческих помещений, где необходимо покрыть гораздо больше пространства.

В последнем случае использование деревянных ферм может быть намного дороже, потому что древесина, очевидно, стоит дороже, чем сталь.

Вот почему домашние пользователи гораздо более склонны к покупке изогнутой стропильной системы из дерева, но не беспокойтесь, потому что деревянная ферма, очевидно, предлагает аналогичное качество.

Преимущества изогнутых ферм

Как видите, существует несколько типов изогнутых ферм, но зачем их использовать? Давайте посмотрим!

• Гораздо более привлекательный аспект является одной из основных проблем здесь. Такие фермы определенно придают неповторимый вид любому месту!
• Простота установки также имеет решающее значение, потому что, в отличие от многих других ферм, они просты в установке и имеют очень надежный метод установки.
• Цена здесь тоже правильная, потому что вам не нужно много платить, чтобы придать вашему дому другой, более интересный вид. Это намного лучший тип фермы, который обеспечивает более высокое качество
• Вам не нужно бояться высоких транспортных расходов, потому что здесь это не проблема, так как размер и дизайн позволяют легко перемещать их из одного места в другое.

Наконец, изогнутые стропильные фермы могут придать вашему дому удивительный вид. Они не только долговечны, но и приносят большую ценность и огромную пользу вашему дому, поэтому вам обязательно стоит попробовать их.

Не беспокойтесь о других хлопотах, вместо этого найдите лучший материал, который подходит для вашего проекта, и это все, что имеет значение. Сделайте это, и вы сможете извлечь максимальную пользу из своего проекта!

Привет, я Джим. Я был строителем кровли в течение 20 лет, прежде чем решил запустить myrooff.com и собирать лучший контент о кровле. Я люблю деревообработку и строительство, и для меня было вполне естественно начать этот проект моей страсти. Спасибо, что посетили.

Изогнутые трубчатые элементы — стальная конструкция

Последнее обновление: четверг, 29 июня 2023 г. | Стальная конструкция

Криволинейные крыши могут быть сформированы с использованием одинарных изогнутых трубчатых элементов, двухслойных элементов, периодически соединенных, или трубчатых ферм, как показано в следующих примерах.

Таблица 4.2 Минимальные радиусы изгиба для обычных стальных профилей

Секция

Типовой радиус

Балки и универсальные балки (ось х-х)

1,6 м

Универсальные колонны (ось х-х) 9000 3

Универсальные колонны (ось x-x)

Каналы (ось x-x) 127 x 64 x 14 кг/м 203 x 89 x 29 кг/м 254 x 89 x 35 кг/м 305 x 102 x 46 кг/м Все секции до 432 x 102 x 65 кг/м 9000 3

Лаги, балки и колонны (ось y-y)

610 x 229 x 140 кг/м

Все сечения до 1016 x 455 x 488 кг/м

Балки зубчатые и ячеистые (ось х-х)

305 x 133 x 30 кг/м 458 x 165 x 54 кг/м 609 x 178 x 74 кг/м 80 0 x 210 x 122 кг/м 915 x 305 x 238 кг/м

Зубчатые и ячеистые балки (ось y-y)

305 x 133 x 30 кг/м 458 x 165 x 54 кг/м 609 x 178 x 74 кг/м 800 x 210 x 122 кг/м 915 x 305 x 238 кг/м

Круглые полые секции

60,3 x 5 мм 114,3 x 6,3 мм 168,3 x 10 мм 219,1 x 12,5 мм

Большинство размеров до 610 мм в.д. x 35 мм

Квадратные и прямоугольные полые профили

50 x 50 x 5 мм 100 x 100 x 6,3 мм 150 x 150 x 10 мм 200 x 200 x 12,5 мм 90 003

Все размеры до 400 x 400 x 16 SHS и 500 x 300 x 20 RHS

4. 17 Изогнутое ограждение юридического факультета Кембриджского университета (архитектор: Foster and Partners) и облицовка из нержавеющей стали фиксируется. Этот изогнутый элемент сливается между крышей и стенами и обеспечивает симметричное ограждение внутреннего пространства, как показано на рис. 4.17 и см. также цветную вкладку 1.

Станция TGV в Лилле расширяет концепцию изогнутой трубчатой ​​крыши за счет периодического использования стяжек для уменьшения эффекта изгиба в арке, чтобы минимизировать требуемый размер секций (см. рис. 4.18). В бытовом здании штаб-квартиры Saga ряд наклонных арок поддерживает тканевую крышу, как показано на рис. 4.19.

Трехмерное расширение арки представляет собой купольную конструкцию, где решетчатая конструкция из сварных трубчатых секций может создать эффективное и привлекательное конструктивное решение для аудиторий и больших залов, как показано на рис. 4.20.

Крыша большой оранжереи Национального ботанического сада Уэльса (цветная пластина 2) состоит из ряда трубчатых стальных арок в форме тороида. Крепление к остеклению осуществляется выступающими ребрами, приваренными к трубам.

4.20 Roy Thomson Hall, Торонто, использование сварной трубчатой ​​решетки для создания куполообразной крыши концертного зала

4.21 Leipzig Messe — внешнее несущее остекление конструкции (архитектор: Von Gerkan Marg & Partners и Ian Ritchie)

На Leipzig Messe изогнутые трубчатые арки поддерживают трубчатую решетчатую конструкцию, поддерживающую полностью застекленный фасад, как показано на рис. 4.21 и см. также цветную вкладку 6.

4.4 Колонны

Колонны в раскосных рамах спроектированы таким образом, чтобы выдерживать главным образом силы сжатия. Форма секций UC такова, что они более эффективны в сопротивлении короблению, чем стандартные балочные секции. Колонны, используемые в жестких или качающихся рамах, также рассчитаны на сопротивление изгибу. Там, где доминируют эффекты изгиба, может быть более подходящим использовать UB в качестве колонн, например, в рамах портала.

Колонны могут иметь форму секций UC, которые соединяются в соответствующих точках (обычно через каждые два или три этажа) в высоких зданиях. В более высоких зданиях размеры колонн обычно выбираются из одного серийного размера с уменьшением веса секции на верхних уровнях. Соединения балки с колонной выполняются либо к полкам колонны (соединения по большой оси), либо к стенке колонны (соединения по малой оси). Иллюстрации типичных подключений приведены позже. Также может потребоваться локальное усиление колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями.

Трубчатые колонны

Квадратные или круглые полые секции очень эффективны при сжатии, поскольку материал удален от оси секции, что повышает устойчивость к выпучиванию. Как круглые (CHS), так и квадратные (SHS) секции широко используются в качестве тонких колонн. Основной проблемой дизайна является форма соединения с лицевой стороной колонны.

Композитные колонны

Колонны могут быть спроектированы так, чтобы обеспечить большую устойчивость к сжатию и огню за счет бетонной облицовки (в случае двутавровых профилей) и бетонного заполнения (в случае полых профилей). Например, заливка между полками колонны двутаврового сечения без армирования позволяет увеличить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же наружных размеров

раздел. Заливка трубчатых секций бетоном

позволяет повысить их конструктивную прочность, а также огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с армированием стержнями.

4.4.1 Открытые трубчатые колонны

Трубчатые колонны используются в тех случаях, когда требуется минимальное проникновение в пространство или когда сохраняется внешний вид колонны. Они структурно эффективны и поэтому могут быть успешно использованы в тонких колоннах. Амстердам

Аэропорт Схипхол иллюстрирует этот принцип, как показано на рис. 4.22. Колонны большого диаметра также использовались как часть системы воздуховодов. Станция Hung Hom в Гонконге показывает, как можно использовать трубчатые колонны внутри трубчатых стержневых балок (см. рис. 4.23). Другой пример открытых трубчатых колонн см. на цветной вставке 7.

Недавний пример привлекательного объединения колонн вместе можно увидеть в Медиатек-центре в Сендае (цветная вставка 21).

Круглые колонны особенно привлекательны внутри торговых центров и аудиторий. Огнестойкость может быть достигнута за счет использования вспучивающихся красок или бетонного заполнения (см. главу 13). Другие формы противопожарной защиты обычно влияют на внешний вид и форму сечения и не являются предпочтительными.

Соединения с трубчатыми колоннами часто выражаются как часть общей концепции конструкции. Как описано в главе 6, существует широкий

4.22 Амстердамский аэропорт Схипхол

4.23 Трубчатые колонны и хребтовые балки на станции Hung Hom в Гонконге (архитектор: Foster and Partners)

4.24 Трубчатые колонны с шарнирными или жесткими соединениями

4.25 Трубчатые стойки, используемые для поддержки крыши Wimbledon No. 1 Court (архитектор: BDP) 900 03

ряд конструктивных вариантов, в зависимости от того, является ли соединение штифтовым (т. е. сопротивляется только сдвигу и растяжению) или жестким (т.е. также сопротивляется моменту). Примеры архитектурных деталей, используемых в соединениях балки с трубчатой ​​колонной, показаны на рис. 4.24.

Колонны возводятся высотой в два или три этажа, а соединения обычно выполняются торцевыми пластинами или аналогичными соединениями чуть выше уровня пола, чтобы избежать проникновения в пространство пола.

Трубчатые секции также могут использоваться в качестве сильно нагруженных распорок для поддержки навесов крыш, как показано на рис. 4.25. Это важно также в условиях подъема ветром, когда реверсирование нагрузки может привести к тому, что натяжные элементы будут действовать на сжатие.

Атриалы и торговые центры часто используют высокие и тонкие трубчатые колонны для поддержки крыш с большими пролетами, как показано на рис. 4.26.

Шарнирные соединения r

Жесткие соединения

Жесткие соединения

4.26 Изогнутая крыша на Принсес-сквер, Глазго (архитектор: Hugh Martin & Partners)

Бетонная заливка улучшает сопротивление сжатию и огнестойкость трубчатых колонн. Это связано с тем, что бетон внутри секции действует совместно со стальным корпусом, так что прочность на сжатие двух материалов может быть объединена вместе. Действительно, прочность бетона также повышается за счет сдерживающего эффекта трубчатой ​​секции. Часто проектировщик не использует прочность бетона на сжатие в обычном проекте, а использует ее для повышения огнестойкости колонны, исходя из предположения, что открытая стальная секция теряет всю свою прочность при сильном пожаре.

Метод проектирования составных колонн представлен в публикации SCI

. С точки зрения архитектурных возможностей заполнение бетоном может привести к:

• более тонким колоннам

• более тяжелонагруженным колоннам, где сопротивление сжатию увеличивается для данного размера трубы

• более длительным периодам огнестойкости (которые также могут быть увеличены за счет стержневой арматуры)

• отличной ударопрочности.

В Австралии и на Дальнем Востоке заполненные бетоном трубчатые секции большого диаметра широко используются в высотных коммерческих проектах. В этом случае трубчатые секции предназначены в основном для поддержки каркаса и перекрытий во время строительства, а бетон обеспечивает сопротивление сжатию при последующих нагрузках. Крупногабаритные трубчатые профили (диаметром от 0,6 до 1,5 м) могут быть изготовлены из листа, изогнутого в круглую форму и сваренного по шву.

Конкретные технические вопросы, которые необходимо решить в этой форме конструкции:

метод заливки бетоном, который обычно представляет собой заливку сверху колонны на высоте одного или двух этажей передача нагрузки от балок к колоннам, что для колонн большого диаметра достигается за счет стальной вставки со сдвиговыми соединителями, встроенными в ядро ​​колонны, огнестойкость за счет стержневой арматуры в бетоне. В этом случае колонна проектируется и детализируется в соответствии со стандартной железобетонной практикой. Количество арматуры должно быть сведено к минимуму (<2% площади поперечного сечения колонны), чтобы не быть слишком перегруженным для заливки бетоном.

4.4.3 Трубчатые мачты

Трубчатые элементы могут использоваться в высоких тонких мачтах и ​​могут комбинироваться с другими секциями, в зависимости от архитектурного и конструктивного подхода. Одним из прекрасных ранних примеров комбинированного использования типов секций является Центр распределения запчастей Renault в Суиндоне, где круглые трубчатые колонны поддерживали каркас из конических секций UB, подвешенных к вершине колонны и валу (см. рис. 1.2).

Одиночные или сгруппированные трубчатые колонны сами по себе могут образовывать базовую структуру с возможностью архитектурного самовыражения. На рис. 4.27 показана группа сужающихся труб, имитирующих корабельный кран в Генуе, Италия, которые поддерживают как тканевую мембранную крышу над общественной площадью, так и лифт, обеспечивающий панорамный вид на город.

Навес супермаркета в Плимуте (рис. 4.28) был разработан с использованием трубчатых колонн для выражения морской тематики.

Иногда разделение между колоннами и ферменными или балочными элементами менее четкое, как в случае, когда разрабатываются «древовидные» конструкции. Такое выражение также использовалось в аэропорту Штутгарта (рис. 1.12) и более формально в аэропорту Станстед (рис. 4.29), в котором 36 деревьев-колонн действуют как жесткий каркас и поддерживают наклонные ветви, которые сами поддерживают всю крышу.

4.5 Фермы и решетчатые фермы

Фермы и решетчатые фермы можно рассматривать как треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Верхний и нижний пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а стенка или элементы жесткости противостоят силам сдвига. Могут быть созданы самые разнообразные формы ферм. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов, из которых они состоят.

Фермы, как правило, связаны со скатными крышами и спроектированы так, чтобы повторять профиль крыши. Меньшие уклоны крыши приводят к более тяжелым поясам сжатия, тогда как более крутые уклоны крыши требуют более длинных и часто более тяжелых элементов жесткости.

Решетчатые балки обычно связаны с длиннопролетными балками, в которых верхний и нижний пояса обычно горизонтальны. Однако для более плоских скатов крыши также можно эффективно использовать решетчатые фермы с наклонным верхним поясом.

4.5.1 Формы ферм

Фермы или решетчатые балки могут иметь несколько основных форм, как показано на рис. 4.30. Приведены общие названия этих форм ферм вместе с их типичным диапазоном пролетов. Они изготавливаются путем скрепления болтами или сварки стандартных секций. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и более легкие пустотелые профили. Для очень длинных пролетов могут потребоваться UC или более тяжелые полые профили. Смешанное использование этих секций может быть целесообразным, чтобы свести к минимуму визуальное воздействие элементов жесткости. Эти альтернативные типы секций показаны на рис. 4.31. Фермы очень эффективны при использовании стали, но их изготовление относительно дорого. Элементы раскоса обычно легче, чем элементы пояса.

• Решетчатые балки Уоррена или Пратта

Решетчатые балки имеют широко параллельные верхний и нижний пояса, в которых раскосные (диагональные) элементы расположены в форме буквы W или N соответственно. В балке Пратта (форма N) ориентация элементов жесткости обычно изменяется в середине пролета. Верхний пояс, как правило, предназначен для предотвращения коробления вне плоскости путем обычного крепления прогонов крыши или плиты перекрытия.

Ярким примером конструкции, состоящей из круглой трехмерной балки Уоррена, является колесо обозрения «Лондонский глаз», спроектированное Marks Barfield Architects (цветная вкладка 23). См. также Таблицу цветов 4.

Балки Пратта представляют собой традиционную форму конструкции, в которой часто используются угловые и тавровые профили. Они эффективно выдерживают вертикальные нагрузки, потому что все сжатые элементы короткие (то есть вертикальные элементы), а более длинные диагональные элементы находятся в состоянии растяжения.

Балки Уоррена (форма W) часто изготавливаются из трубчатых профилей, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, действующих

4.30 Различные формы обычных ферм крыши и решетчатых балок

попеременно на растяжение и сжатие. В легких зданиях подъем ветром может быть значительным и может вызвать изменение направления сил, действующих на ферму. Фермы Fink, Howe и French

Эти особые формы скатных ферм формируют форму готовой крыши. Верхушечные и карнизные стыки между поясами скрепляются штифтами. Они часто используются в жилых домах и стропильных фермах со скромными пролетами и обычно состоят из тройников и угловых элементов. Балка Vierendeel

Это другая форма конструкции, в которой убраны диагональные элементы жесткости, а соединения между горизонтальными и вертикальными элементами сделаны моментными. 0003

4.31 Различные типы стальных профилей, используемых в несущих фермах. Фермы Vierendeel дороги в использовании стали и в изготовлении и подходят для использования только в особых обстоятельствах, например, когда размер проемов максимален для обеспечения прохода коммуникаций. Однако можно спроектировать одну панель Vierendeel в центре стандартной балки Уоррена или Пратта, особенно если балка взаимодействует с плитой перекрытия. Тетивная ферма

Один пояс тетивной фермы изогнут по высоте и завязан между ее опорами. Легкие фермы этой формы также могут быть ориентированы вертикально для поддержки облицовки и остекления, где особенно важно архитектурное выражение фермы.

Ножничная ферма

Ножничная ферма является вариантом стандартной формы фермы и предлагает архитектурные возможности и большую высоту, но конструктивно менее эффективна из-за меньшей глубины. Ферма крыши северного фонаря

Фермы северного фонаря традиционно используются для коротких пролетов в промышленных зданиях цехового типа. Они позволяют получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутом склоне, который обычно обращен на север или северо-восток, чтобы уменьшить проникновение солнечного света. Развитие формы крыши

Большинство из вышеперечисленных решетчатых ферм и ферм могут быть усовершенствованы в более интересные конструктивные и архитектурные формы. Некоторые возможности, включая изогнутые и мансардные крыши, показаны на рис. 4.32.

4.32 Разработка стандартных ферм и решетчатых форм

4.33 Решетчатые балки в сочетании со сборными стальными колоннами образуют гибридную портальную конструкцию в Brit School, Кройдон (архитектор: Кэссиди Таггарт)

4.34 Решетчатый изгиб Струнная ферма павильона Великобритании на выставке Expo 1992, Севилья (архитектор: Nicholas Grimshaw & Partners)

Фермы дают прекрасную возможность для архитектурного самовыражения в различных формах, как показано на рисунках 4. 33 и 4.34.

В зависимости от формы фермы могут быть рассмотрены другие более мелкие компоненты, такие как:

Тросы (или стальные канаты) сплетены из нескольких прядей или набора проволок. Кабели могут быть пропитаны и покрыты нейлоном или ПВХ, а также могут быть смазаны и оцинкованы для защиты от коррозии. Кабели обладают высокой прочностью на растяжение, но часто имеют низкую пластичность. Они подходят только для натяжных элементов ферм, например, в ветрозащитных балках для застекленных стен.

Крепления к тросам обеспечивают механизм соединения с прилегающей конструкцией. Особое внимание следует уделить аэродинамическому демпфированию длинных стяжек на кабелях при воздействии ветра.

Отдельные стержни изготовлены из твердой стали, концы которых имеют резьбу для крепления к стальным соединителям. Стержни являются линейными и более жесткими элементами, тогда как тросы будут провисать естественным образом. Стержни обычно слегка натягиваются при возведении рамы. Они годятся только для сопротивления натяжению. В «ветровой балке» они могут быть предварительно натянуты, чтобы изменение направления ветровой нагрузки не вызывало сжатия.

Стальные листы могут использоваться в фермах с крестообразными связями, хотя они визуально более заметны.

4.5.2 Сочленение элементов в фермах

Те же понятия, которые определяют взаимосвязь между элементами в раме для придания масштаба, акцента и сочленения частям, в равной степени важны для взаимосвязей между элементами в отдельном элементе с фиксированной общей геометрией и конечными условиями. Эта точка схематически показана для простой плоской фермы на рис. 4.35, в которой положение штифтовых соединений между элементами растяжения и сжатия, а также внутри самих элементов сжатия может создавать различные детали и эффекты. Этот принцип, как правило, применим к любому типу члена. Конкретная форма, которую принимают соединения, варьируется в зависимости от поперечного сечения отдельных элементов.

4.5.3 Трубчатые фермы

Фермы с использованием трубчатых элементов могут обеспечить элегантные конструктивные решения для крыш с большим пролетом. Их также можно использовать в качестве «пересадочных конструкций» для поддержки нескольких этажей выше и для создания открытых зон циркуляции под ними. Отношение пролета к глубине длиннопролетных ферм с использованием трубчатых секций может быть в диапазоне от 20 до 25, уменьшаясь до 10-15 для тяжелонагруженных приложений. Трубчатые фермы могут быть очень простыми по форме, как показано на рис. 4.36, иллюстрирующем использование

4.35 Сочленение элементов фермы для создания различных эффектов

4.35 Сочленение элементов фермы для создания различных эффектов

4.36 Фермы в штаб-квартире Toyota в Суиндоне (архитектор: Шеппард Робсон)

фермы с параллельными поясами . Наклонные трубчатые фермы могут использоваться в форме «складчатой ​​пластины», чтобы отразить форму крыши, как показано на рис. 4.37. Горизонтальным силам противодействуют связи (см. раздел 7.5).

Можно создавать более сложные стропильные фермы треугольной формы в поперечном сечении, как показано на рис. 4.38. Тетивная ферма в спортивном зале, показанная на рис. 4.39.использовали тяжелый верхний пояс и вертикальные стойки с легкими распорками и нижними элементами пояса. Видимая глубина

4.37 Наклонные трубчатые фермы для создания фальцевой листовой крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

4.37 Наклонные трубчатые фермы для создания фальцевой листовой крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

90 157

4.38 Изогнутые треугольные фермы на заводе Motorola в Суиндоне (архитектор: Шеппард Робсон)

4.40

Эйр)

Склад Stratford Market, Лондон (архитектор: Wilkinson

4.41 Глубокие изогнутые фермы крыши терминала TGV в аэропорту Шарля де Голля, Париж (архитектор: Aeroports de Paris)

4.40

Эйр)

4.