Доцент Козлова Л.И.

Восточно-Казахстанский государственный

технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан

применение геометрических поверхностей в строительстве

Геометрическая форма отдельных предметов, деталей, зданий и сооружений представляет собой сочетание простых геометрических тел – многогранников и различных кривых поверхностей.

Многогранные формы и кривые поверхности широко применяются при конструировании инженерных сооружений, входят в очертание многих предметов быта, технических деталей, станков, инструмента. Кристаллическое строение в виде многогранников в природе имеют многие вещества.

Широкое экспериментальное строительство позволило проверить на практике различные конструктивные решения оболочек и складок покрытий, выявить их достоинства и недостатки.

При шаге колонн 12 м и пролетах 18 - 36 м применяли типовые конструкции в виде длинных и коротких цилиндрических оболочек, собираемых из ферм и панелей, аналогичных плоскостным ребристым конструкциям, а также оболочки в виде гиперболических параболоидов и пологие оболочки положительной гауссовой кривизны, которые в дальнейшем стали использовать в качестве типовых для покрытий с шагом колонн 18 и 24 м.

При квадратной сетке колонн размером от 18 до 36 м применяли пологие оболочки положительной гауссовой кривизны и оболочки в виде гиперболических параболоидов. На ряде объектов покрытия выполняли в виде волнистых и складчатых сводов с опиранием на подстропильные балки.

Для круглых в плане зданий использовали купола и висячие покрытия, а для большепролетных сооружений (до 100 м) - составные оболочки, тонкостенные волнистые покрытия из армоцементных элементов заводского изготовления, сборные5 железобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны с промежуточными ребрами жесткости и своды бочарного типа.

Из перечисленных конструкций наибольшее применение получили длинные цилиндрические оболочки, панели-оболочки «на пролет здания», оболочки положительной гауссовой кривизны на квадратном и прямоугольном планах, а также висячие и составные оболочки.

Выдающимся для своего времени (1934 г.) является сооружение гладкого железобетонного купола театра в Новосибирске. Купол представляет собой сферическую оболочку радиусом 30 м, часть которой срезана сценической коробкой, диаметр основания купола 56 м, толщина 8 см.

Представляет интерес здание цирка, выполненное в виде двух сборных железобетонных складчатых усеченных конических оболочек, соединенных между собой по большим основаниям распорным кольцом диаметром 72 м. Здания цирков построены в Бишкеке и Ашхабаде в зонах 9-балльной сейсмичности.

В 70-х годах при строительстве покрытий зданий с шагом колонн 12 м и пролетами 18 и 24 м широко использовали сборные предварительно напряженные цилиндрические оболочки двух типов, различающиеся по способу членения на сборные элементы. Один тип оболочек собирали из криволинейных ребристых панелей 3х12 м и преднапряженных бортовых балок, другой – из криволинейных ребристых панелей длиной на половину волны оболочки с примыкающими к ним частями бортовых балок.

Комбинируя отдельные фрагменты поверхностей оболочек, очерченные по единой геометрической поверхности, получают составные пространственные конструкции покрытий зданий с различной конфигурацией плана, обладающие высокими прочностными и архитектурными качествами.

Типичными представителями таких конструкций являются конструкции, примененные в покрытиях универсального спортивного зала «Дружба» (рис. 1, а) и Даниловского крытого рынка (рис. 1, б), которые построены в Москве в конце 70-х и начале 80-х годов.

Рисунок 1, а

Рисунок 1, б

Однополый гиперболоид вращения находит широкое применение при образовании поверхностей конструкций.

Примером применения гиперболоида вращения может служить устройство опоры водоемного бака (так называется башня Шухова).

Сетчатые конические оболочки наиболее интересны как покрытия складов сыпучих материалов, поскольку в данном случае форма покрытия хорошо соответствует конической форме насыпи.

Примером применения кривых поверхностей в строительстве и инженерной практике и посвящен данный доклад.