Железобетонные оболочки

метки: Железобетонный, Оболочка, Распалубка, Крестовый, Цилиндрический, Перекрытие, Архитектура, Образоваться

— соединять, смыкать) — в архитектуре тип перекрытия или покрытия сооружений, конструкция, которая образуется выпуклой криволинейной поверхностью.

Своды позволяют перекрывать значительные пространства без дополнительных промежуточных опор, используются преимущественно в круглых, многоугольных или эллиптических в плане помещениях.

1. Конструктивная работа

Своды, как правило, испытывают нагрузку от собственного веса, плюс от находящихся выше конструктивных элементов здания (и погодных воздействий).

Под нагрузкой свод работает преимущественно на сжатие. Возникшее вертикальное усилие сжатия своды передают на свои опоры. Во многих типах сводов возникает дополнительное усилие — горизонтальное, т.е. они начинают работать еще и на распор. Горизонтальный распор может быть минимальным, или же погашаться в теле кольцевой затяжки или иной заложенной в теле свода арматуры.

Своды подразделяют на:

• Повышенные — отношение стрелы свода или подъема к пролету свода более 1/2.
• Пониженные — отношение стрелы свода к пролету колеблется от 1/4 до 1/2.
• Плоские — отношение меньше 1/4.

В России теорией равновесия сводов активно занимались знаменитые учёные, такие как академик Петербургской Академии наук С. Е. Гурьев ^[1] .

2. Эволюция сводчатых перекрытий

Конструкции сводов, т.е. арочно-купольная система перекрытий явилась следующим шагом в развитии архитектуры. Ей предшествовала стоечно-балочная система , в основе которой лежит использование древесных стволов в качестве главного строительного материала. Несмотря на то, что блоки камня и кирпич вскоре заменили древесину, стоечно-балочная система (т.е. конструкция, элементы которой смыкаются под прямым углом) оставалась основным принципом строительства в Древнем мире — в архитектуре Древнего Египта и Древней Греции. Величина прочности камня на изгиб ограничивала в стоечно-балочной конструкции ширину пролёта примерно до 5 м. (Те своды, которые все-таки встречаются в архитектуре этих периодов, например, казематы акрополя Тиринфа и шахтовые гробницы носят название ложных сводов , т.к. в отличие от классических вариантов, не передавали усилий распора и напоминали их лишь внешне).

Ситуация изменилась лишь с изобретением достаточно надёжных связующих — таких растворов, как цемент и бетон, а также с развитием науки, которая позволила рассчитывать более сложные криволинейные конструкции. Применение криволинейных сводов, где камень работает уже не на изгиб, а на сжатие, поэтому обнаруживает более высокую прочность, позволило значительно превысить указанный выше размер пролета от 5 метров балочно-стоечной системы. ^[2]

Исследования. Объектом исследования являются общественные отношения, которые

... отношения, которые возникают в сфере долевого строительства при заключении договора участия в долевом строительстве, положения доктринальных исследований по теме исследования, а также правовые позиции, касающиеся договора участия в долевом строительстве, изложенные в судебной практике. Методология и теоретическая основа работы. ... Е.Н. Горбуновой. Структура дипломной работы обусловлена обозначенными ...

Хотя цилиндрические своды появились уже в 4—3 тыс. до н.э. в Египте и Месопотамии, массовое использование арочно-купольной системы перекрытий началось лишь в архитектуре Древнего Рима. К этому времени принято относить изобретение арки и купола, а также основных типов сводов, в основе которых лежат два этих конструктивных элемента. Со временем число этих типов увеличилось.

Своды в древнеримском строительстве, а также в её наследниках — романской и византийской архитектуре были достаточно тяжёлыми, поэтому, для того чтобы выдерживать вес перекрытий, стены-опоры для этих сводов возводились очень толстыми и массивными. Нагрузка в таких конструкциях передавалась непосредственно на стены. Следующий этап в развитии сводов наступил в готической архитектуре, строители которой изобрели новый вариант распределения нагрузки.

Массивная стена, служившая опорой для тяжелого свода, была заменена на систему контрфорсов и аркбутанов. Теперь усилие стало передаваться не непосредственно вертикально вниз, а распределяться и отводиться вбок по аркбутанам, уходя в контрфорсы. Это позволило намного утончить стены, заменив их на несколько надежных опорных контрфорсов. Кроме того, произошло изменение в кладке собственно сводов — если раньше они целиком выкладывались из массивных камней и были одинаковы по всей толщине, то теперь свод стал представлять собой жёсткие рёбра (нервюры), служащие для опоры и распределения нагрузки, а промежутки между нервюрами выкладывались лёгким кирпичом, выполнявшим теперь лишь заградительную, но не несущую функцию. Это открытие позволило архитекторам готики перекрывать конструктивно новыми типами сводов невиданно большие пространства соборов и создавать головокружительно высокие потолки.

Наконец, следующая и на сегодняшний день завершающая веха в эволюции сводов наступила в XIX веке с изобретением железобетона. Если до этого инженерам приходилось рассчитывать своды, выложенные по опалубке из кирпича с помощью цемента, или из камня с помощью бетона (а они могли рассыпаться в случае неудачных расчетов или ошибок в кладке), то теперь бетон армируется железом и формуется в заливочных формах. Это придало ему необыкновенную прочность, а также дало максимальную свободу фантазии архитекторов. Со 2-й половины XIX в. своды нередко создавались из металлических конструкций. В ХХ в. появились различные типы монолитных и сборных железобетонных тонкостенных сводов-оболочек сложной конструкции. Они применяются для покрытий большепролётных зданий и сооружений. С середины ХХ в. распространяются также деревянные клеёные сводчатые конструкции. ^[2]

2.1. Предназначение

Сводчатые перекрытия на протяжении веков использовались, в первую очередь, для религиозных и общественных помещений, поскольку при правильном расчете свода он может покрыть огромное пространство — в то время как балка, вне зависимости от материала, имеет предел длины. (Именно поэтому в частном строительстве, даже в тех же панельных домах, до сих пор преобладает балочно-стоечная система, так как там нет нужды в большом метраже и высоких потолках).

Арки покрытий и их расчет

... опор. Арочные сегменты из стальных гофрированных листов соединяются заклепками, и получившийся тоннель ставится на фундамент. Волнистость основного материала играет роль ребер жесткости, придавая прочность конструкции. Форма арки ... строятся акведуки, каналы и базилики. Арочная конструкция позволила не беспокоиться о весе здания, что повлияло на выбор материала. Теперь здания стали строить не только ...

Наибольшее разнообразие типов сводов демонстрирует сакральная архитектура, которая обязана была совмещать вместительность и красоту, а в сталинской архитектуре этим параметрам должно было соответствовать метро, поэтому в настоящий момент станции московского метрополитена демонстрируют большую вариабельность в типах сводов.

3. Элементы сводов

В зависимости от типа свода он может иметь следующие элементы:

• Замок, замковый камень, ключ свода — средний клинчатый камень в щелыге арки или свода. Иногда подчёркивается декором.
• Зеркало — горизонтальная, плоская плоскость зеркального свода, потолочный плафон (изначально — любая гладкая поверхность плит в каменной кладке).

• Лотки — криволинейная плоскость свода, одним концом опирающаяся на стену, а другими — смыкающаяся с остальными лотками, то есть часть свода, имеющая форму отрезка полуцилиндрической поверхности, рассечённой двумя взаимно пересекающимися плоскостями.
• Паддуги (падуги) — боковые цилиндрические части сомкнутого свода, в зеркальном своде — находятся под зеркалом. Изначально — большая выкружка над карнизом, служащая переходом от стены к потолку.
• Пазуха свода — пространство между наружными поверхностями смежных сводов, или сводом и стеной.
• Паруса — сферический треугольник, обеспечивающий переход от квадратного в плане подкупольного пространства к окружности купола.
• Подпружная арка — упорная арка, укрепляющая или поддерживающая свод.
• Пролёт свода — его ширина
• Пята свода — нижняя часть арки, свода, опирающаяся на стену или столб; или же верхний камень опоры, на котором покоится арка или свод.
• Распалубки — выемка в цилиндрическом своде в виде сферического треугольника. Образуется пересечением двух взаимно перпендикулярных цилиндрических поверхностей (обычно разного радиуса).

  Может быть либо частью крестового свода, либо дополнительным сводом, врезаным в цилиндрический или зеркальный. Устраивается над дверными и оконными проёмами при расположении верхней точки проёма выше пяты свода.

• Стрела свода — расстояние от оси арки в ключе до хорды, соединяющей центры её пят.
• Шелыга (щалыга) — верхняя линия или хребет свода. Также — непрерывный ряд замковых камней (ключ свода).

• Щека свода (люнет) — торец свода, его срез
• Щековая арка — подпружная боковая арка крестового свода, расположенная по сторонам прямоугольника его плана.
• Щековая стена — торцовая стена помещения, перекрытого цилиндрическим сводом, нагрузки не испытывает.

Готические конструкции:

• Нервюры — ребро готического каркасного свода. Делятся на:
  • Ожива — диагональная арка. Почти всегда полуциркульная.
  • Тьерсерон — дополнительная нервюра, идущая от опоры и поддерживающие посередине лиерны.
  • Лиерны — дополнительная нервюра, идщая от точки пересечения ожив к щелыге щековых арок.
  • Контрлиерны — поперечные нервюры, связывающие между собой основные (то есть оживы, лиерны и тьерсероны).

• Запалубка — в нервюрном своде заполнение между нервюрами.

4. Основные типы сводов

В Древнем Риме применялись следующие типы — цилиндрические, сомкнутые и крестовые. В Византии применялись цилиндрические, парусные, крестовые. В архитектуре Мидии, Индии, Китая, народов Средней Азии и Ближнего Востока использовались преимущественно стрельчатые. Западноевропейская готика предпочитала крестовые своды, максимально их развив в сторону стрельчатости ^[2] .

Иллюстрация	Определение
	Цилиндрический свод — образует в поперечном сечении полукруг (или половину эллипса, параболы, проч). Это простейший и наиболее распространённый тип сводов. Перекрытие в нём опирается на параллельно расположенные опоры — две стены, ряд столбов или аркады. В зависимости от профиля арки, лёгшей в основание, бывают: полуциркульные коробовые эллиптические параболические
	Коробовый свод — разновидность цилиндрического свода; отличается от него тем, что образует в поперечном сечении не простую дугу, а трехцентровую или многоцентровую коробовую кривую. Он имеет большой распор, обычно погашаемых металлическими связями, и служит для перекрытия более обширных по площади помещений, нежели цилиндрический свод.
	Цилиндрический свод с распалубками — свод, образованный путем пересечения под прямым углом одного свода с другими меньшего пролета и меньшей высоты, то есть — с образованием распалубок.
	Крестовый свод — образуется путем пересечения двух сводов цилиндрической или коробовой формы одинаковой высоты под прямым углом. Применялся для перекрытия квадратных, а иногда прямоугольных в плане помещений. Он может опираться на свободностоящие опоры (столбы, колонны) по углам, что позволяет сосредоточить в плане давление только на угловых опорах.
	Сомкнутый свод — образуется наклонными по заданной кривой продолжениями стен — лотками (щеками), которые опираются по всему периметру на стены и сходятся в горизонтальной шелыге свода при прямоугольном плане или в одной точке при перекрытии квадратного (на илл.) в плане помещения (в последнем случае также может также называться «монастырским»). Является производным от свода цилиндрического. Передает на стены вертикальное давление и распор по всей длине. Был известен в архитектуре Средней Азии, Рима и готике, но применялся редко, более широко распространился в архитектуре Возрождения. Свод сомкнутый с распалубками — наличие распалубок по осям лотков меняет конструктивную систему свода: усилия передаются на углы.
	Зеркальный свод — отличается от сомкнутого тем, что его верхняя часть представляет собой плоскую горизонтальную плиту-плафон (т. н. «зеркало»). Обычно она отделяется от паддуг (боковых граней) четкой рамой и часто используется для живописи. Подобный свод часто применяется в декоративных целях, в то время как само помещение на самом деле может быть перекрыто балочной или стропильной конструкцией, к которой подвешивается ложный свод. Получил наибольшее распространение в эпоху Возрождения.
	Парусный свод — вспарушенный свод на четырех опорах. Образуется отсечением пертикальными плоскостями частей сферической поверхности купола. Условно расчленен на две зоны: нижнюю — несущую, и верхнюю — несомую пологую часть сферы, называемую скуфьей. Иногда скуфье придавали полуциркульную форму.
	Крещатый свод — сомкнутый свод, прорезанный двумя пересекающимися крест-накрест сводами иной формы, на пересечении которых стоит световой барабан.
	Купольный свод — представляет собой полушарие, обычно опирается на цилиндрический в плане барабан или на полукруглые в плане стены апсид. В последнем случае называется полукупольным сводом или конхой.
	Купол на парусах (свод на парусах, парусный свод ) — образуется отсечением вертикальными плоскостями частей сферической поверхности купола (без барабана).
	Крестово-купольный свод — купол, водруженный на крестовое перекрытие (с барабаном).
	Ступенчатый свод — тип свода, применявшийся для перекрытия небольших бесстолпных церквей при помощи системы поперечных арок, расположенных ступенями, на которые опираются ступенчатые арочки, расположенные в продольном направлении, образуя в центре открытый квадрат, завершенный световым барабаном.

4.1. Дополнительно

• Ложный свод — древнейший вид свода. Образуется постепенным напуском внутрь горизонтальных рядов кладки. Не дает горизонтального распора.
• Бочарный свод , свод двоякой кривизны — поверхность свода образуется движением плоской кривой, образующей по кривой направляющей.
• Клинчатый свод — выкладывался из камней клинообразной формы или имел клинообразные швы между камнями.
• Полукупольный свод (конха) — отсеченная горизонтальной и вертикальной плоскосью часть сферы.
• Сетчатый свод — похож на крестовый, но не имеет диагональных ребер. На их месте расположены 4 сферических паруса. Может иметь диагональное ребро, но оно не проходит через шелыгу, а упирается в кольцо.
• Складчатый свод, ячеистый — не имеет самостоятельного нервюрного каркаса, в данном своде прочный каркас образуется острыми ребрами складок.
• Сотовый свод — разновидность складчатого свода, с замкнутыми перегороженными складками в виде ромбических гранёных впадин (пирамидальные углубления).

  Характерен для арабской архитектуры.

• Стрельчатый свод — разновидность цилиндрического свода, в основе которого лежит не полуциркульная арка, а стрельчая (острая).

  Такой свод представляет собой две дуги окружности, пересекающиеся в щелыге — хребте свода.

4.2. Готические своды

• Веерный свод — образуется нервюрами (ожива и тьерсерона ), исходящими из одного угла, имеющими одинаковую кривизну, составляющими равные между собой углы и образующими воронкообразную поверхность. Типичен для английской готики.
• Звездчатый свод — форма крестового готического свода. Имеет вспомогательные ребра — тьерсероны и лиерны . В каркасе четко выделяются основные диагональные ребра крестового свода.
• Свод крестовый готический — крестовый свод, представляющий собой каркасную конструкцию в виде сетки нервюр, на которые опираются распалубки, что позволяет сосредоточить давление только на угловых опорах. Основной признак готического — четко выраженные профилированные диагональные ребра, составляющие основной рабочий каркас, воспринимающий основные нагрузки. Распалубки выкладывались как самостоятельные малые своды, опиравшиеся на диагональные ребра.
• Нервюрный свод — свод на каркасе из нервюр, воспринимающих и передающих нагрузку свода на его опоры.

4.3. Своды Древней Руси

В большинстве случаев каменные сооружения на Руси перекрывались сводами, которые были многообразны и чрезвычайно сложны. В домонгольской Руси они, как правило, были сложены из плинфы. Своды выкладывались по опалубке, которая опиралась на кружала и торцевые стены (или на находившиеся ниже подпружные арки).

После отвердения раствора кружала удалялись, и опалубка снималась ^[3] .

Схемы основных типов сводов, встречающихся в русском зодчестве XI— начала XVIII вв.:

1 — коробовый (с XI в.);

2 — четвертъцилиндрический (в основном XI—XV вв. и позднее);

3 — купольный (с XI в.);

4 — купольный на парусах без барабана (XI в.);

5 — купольный на барабане (с XI в.);

6 — конха (с XI в.);

7 — двускатный (XI в.);

8 — крестовый (XI—XII вв., а также с конца XV в.);

9 — шатровый (конец XIII в.);

10—12 — ступенчато-арочный (XIV—XVI вв.);

13 — вспарушенный крестовый (с начала XVI в.);

14, 15 — сомкнутый на распалубках, сходящихся к углу (с начала XVI в.);

16, 17 — сводчатое перекрытие одностолпной палаты на распалубках, сходящихся к углу (с начала XVI в.);

18 — сомкнутый на распалубках, отступающих от угла (XVII в.);

19 — сомкнутый со свободным расположением распалубок (XVII в.);

20 — сомкнутый на гранёном основании («гранёный купол» — с начала XVI в., особо распространен со сторой половины XVII в.);

21 — парусный (XVI в.);

22 — купол на тромпах (XVI в.);

23 — крещатый с горизонтальным и шелыгами распалубок (XVI в. — наиболее ранний);

24 — крещатый с наклонными щелыгами распалубок (XVI—XVII вв.);

25 — крещатый со ступенчатыми распалубками (конец XVI— начало XVII в.);

26 — сомкнутый без распалубок (в основном со второй четверти XVII в.);

27, 28 — полулоткозый и лотковый (в основном со второй четверти XVII в.);

29 — сводчатое перекрытие одностолпной палаты без распалубок (вторая половина XVII в.);

30 — лотковый на распалубках (XVII в.);

31, 32 — варианты светового пятиглавия бесстолпного храма (собор Введенского монастыря в Сольвычегодске, 1689—1693 гг. и Рождественская церковь в Нижнем Новгороде, конец XVII — начало XVIII в.)

Данный реферат составлен на основе .