|
слово кружальные лишнее, просто сетчатые своды и купола, в отличии от куполов с любыми ячейками каркаса, свод позволяет строить дешевле и без отходов, легко вписывается между традиционными домами, прост в обслуживании и монтаже, может быть построен, как вдоль прямой так и вдоль кривой, когда надо вписаться в ландшафт или другие факторы среды, своду нет равных[/quote]
Добрый день! Благодарю за отзыв, но...
Слово "кружальные" не могу считать лишним.
Для пояснения прилагаю свои размышлизмы.
Сетчатые конструкции
Всё огромное разнообразие сетчатых конструкций (своды, купола, различные сетчатые оболочки положительной и отрицательной Гауссовой кривизны, структуры) можно разделить по типу образования их разбивочных сеток всего на два класса – линейчатые и стержневые сетчатые конструкции.
Линейчатые структуры различных сеток, составленных из двух пересекающихся семейств канатов, известны давно. Например, древний индейский гамак представляет собой именно такую сеть пересекающихся канатов. Если вместо гибких канатов применить жесткие элементы, например, доски, то получим жёсткую сетчатую оболочку, способную работать не только на растяжение, но и на сжатие. Довольно широкое распространение в свое время получили сетчатые деревянные своды и гиперболические оболочки из досок и стальных профилей.
Стержневые структуры сетчатых конструкций отличаются от линейчатых тем, что их сетки составляются из отдельных коротких стержней, длина которых ограничена расстоянием между двумя смежными узлами. (Узлы стержневых структур представляют собой места пересечения и закрепления стержней между собой.)
Можно сказать, что стержневые сетчатые конструкции составлены из стержней-отрезков, длина которых предопределена размерами ячеек сетки, а линейчатые составлены из элементов, длина которых, превышает размеры ячейки сетки. При этом в стержневых сетчатых конструкциях-структурах используются прямолинейные стержни, а в линейчатых сетчатых конструкциях могут использоваться как линейные (в гиперболоидных оболочках), так и криволинейные элементы, например, косяки в кружально-сетчатых сводах и куполах.
Сравнение узлов стержневых и линейчатых
сетчатых пространственных конструкций
Достоинство любой сетчатой конструкции легко оценить по одному самому важному элементу - узлу стыка стержней. Если удастся этот основной узел оболочки сконструировать простым, успех конструкции в целом будет обеспечен даже при очень большом количестве стыков. Если же узел не удастся сконструировать простым, то единственным выходом может стать существенное уменьшение количества стыков в целом, т. е. увеличением размеров ячеек разбивочной сетки…
Однако в большеразмерных конструкциях существенного снижения количества узлов оболочки достичь невозможно. Поэтому важнейшей задачей конструктора является конструирование простых узлов.
Отметим, что узлы с коннекторами априори являются сложными.
Таким образом, эффективность конструктивного решения сетчатой пространственной конструкции во многом зависит от конструктивного решения узла стыка стержней.
Принципиальное отличие узлов стержневых и линейчатых сетчатых пространственных конструкций состоит в том, что в узлах стержневых сетчатых конструкций сходятся более двух стержней разных направлений, а в узлах линейчатых сетчатых конструкций сходятся стержни только двух направлений.
Этим принципиальным отличием предопределены и принципиально различные конструктивные решения узлов. Если узлы стержневых сетчатых пространственных конструкций, например, геодезиков всегда являются пространственными и, соответственно, сложными, то узлы линейчатых сетчатых пространственных конструкций по сути своей часто являются плоскими и, соответственно, более простыми.
Поверхность оболочек
Принципиальное отличие поверхностей сетчатых оболочек двух классов состоит в следующем. Если поверхность стержневых оболочек представляет собой часть многогранника, состоящего из совокупности отдельных плоских многоугольников, то поверхности линейчатых сетчатых оболочек являются, как правило, плавными без наличия изломов.
Таким образом, линейчатые сетчатые оболочки, например, гиперболоидные, цилиндрические и сферические имеют соответствующее преимущество перед стержневыми оболочками.
Кроме того, линейчатые сетчатые оболочки отличаются и тем, что их разбивочная сетка всегда состоит из четырёхугольных ячеек, образованных пересечением двух семейств линий.
Кружально-сетчатые конструкции
Кружалом в России называли короткую доску, одна из кромок которой выполнялась по дуге. Эти кружала использовали, например, в качестве временной опоры при кладке различных сводов.
Давно известны кружальные арки, состоящие из соединённых между собой нескольких слоёв коротких досок-кружал. В смежных слоях этих арок кружала смещались вдоль арки относительно друг друга, как правило, наполовину длины. При этом концы кружал каждого слоя обязательно соединялись с серединами кружал смежных слоёв, например, с помощью гвоздей.
Таким способом обеспечивается работа арки в целом на изгиб, хотя состоит она из коротких элементов-косяков, соединённых между собой шарнирно.
Французский инженер Делорм, живший в 18 веке, часто применял кружальные арки в своих проектах. Возможно, что в связи с этим обстоятельством установилось общепринятое название кружальных арок - арки Делорма.
В конце 19 века выдающийся русский инженер Шухов B. Г. изобрел сетчатый свод из перекрещивающихся стальных полос. Таким образом, возникла уже не плоская, а пространственная конструкция — цилиндрический свод-оболочка.
В начале 20 века немецкий инженер Цоллингер, работавший в фирме Цольбау, изобрёл кружально-сетчатый деревянный свод, ставший классической конструкцией, применяемой и в настоящее время. В его своде поставленные на ребро кружала, называемые в сводах и куполах косяками, располагались по направлениям двух пересекающихся семейств винтовых линий.
Цоллингер весьма остроумно решил задачу использования плоских дощатых косяков на винтовой поверхности. Для этого он применил натяжные болты, которые при завинчивании автоматически превращали плоские косяки в своего рода винтовые поверхности. Естественно, что при этом приходилось использовать только относительно тонкие доски. Для обеспечения необходимого постоянного контакта концов набегающих косяков с серединами сквозных косяков в течение всего срока эксплуатации Цоллингер применил пружинные шайбы.
Таким образом, косяки в своде Цоллингера предварительно в процессе сборки закручивались вокруг своих продольных осей с помощью натяжных болтов с пружинными шайбами.
Несмотря на внешнюю ажурность и легкость сетчатых оболочек, их изготовление до сих пор остается относительно дорогостоящим и трудоемким делом.
Именно сложность технологии изготовления стандартных элементов-косяков и необходимость использования при сборке специалистов высокой квалификации сдерживало и сдерживает более широкое применение этих конструкций.
Главной проблемой любых сетчатых оболочек является проблема упрощения узлов соединения перекрещивающихся стержней.
Сложность узлов кружально-сетчатых конструкций предопределяется как сложностью применяемых решёток, образованных винтовыми линиями двух направлений, так и сложностью основного стандартного элемента — косяка.
Таким образом, применительно к известным распространённым конструкциям кружально-сетчатых сводов и куполов можно отметить такие недостатки:
- сложность изготовления косяков;
- требуется высокая точность изготовления косяков (допуски менее 1 мм);
- требуется использование рабочих высокой квалификации;
- требуется устройство лесов или передвижных подмостей при сборке.
Тем не менее, несмотря на отмеченные недостатки, кружально-сетчатые своды и купола являются высоко индустриальными эффективными конструкциями, доказавшими свои преимущества успешной длительной эксплуатацией.
Кружально-сетчатые конструкции относятся к линейчатым сетчатым конструкциям и являются одной из возможных форм их конструктивного исполнения.
Основным элементом всякой кружально-сетчатой конструкции является стандартный элемент, за которым закрепилось название «косяк».
Косяк – это элемент кружала или кружальной плоской арки, которая называется в литературе также аркой Делорма.
Если многослойную арку Делорма трансформировать соответствующим образом, то отдельные её элементы-косяки образуют известную уже около сотни лет сетчатую цилиндрическую поверхность из двух пересекающихся направлений в виде винтовых линий. При этом, как и в плоской арке Делорма к серединам одних косяков будут прикреплены концы двух других косяков, но уже пересекающегося направления.
Поскольку в каждом узле имеется сплошное неразрывное сечение одного из косяков, то каждый узел кружально-сетчатой конструкции оказывает сопротивление изгибу даже в случае шарнирного примыкания к нему обоих концов других смежных косяков.
Это несомненное преимущество кружально-сетчатых (линейчатых) конструкций реализовано во множестве построенных сводов и куполов. (Стержневой свод-оболочка нулевой Гауссовой кривизны без наличия жёстких узлов является механизмом, т. е. не может быть строительной конструкцией. Поэтому стержневые сетчатые конструкции с шарнирными узлами могут быть либо в виде однопоясных оболочек двоякой кривизны, либо пространственными структурными плитами.)
Улучшенные кружально-сетчатые конструкции
Ахиллесовой пятой традиционных кружально-сетчатых сводов и куполов является то, что их косяки располагаются по винтовым, т. е. пространственным сложным линиям, предопределяющим сложность конструкции как косяков, так и узлов.
Авторы традиционных конструкций либо насильно, с помощью болтов превращали плоские дощатые косяки в винтообразные («крыловатые»), как это сделал Цоллингер, или же изготавливали косяки сложной крыловатой формы. Оба эти варианта однозначно ухудшали конструкцию в целом. Именно этот недостаток сдерживал более широкое распространение перспективных кружально-сетчатых сводов и куполов.
Для устранения этого недостатка я счёл возможным располагать косяки исключительно по плоским кривым…
Мне удалось получить патенты на цилиндрическую и сферическую оболочки, выполненные в виде кружально-сетчатых конструкций, косяки которых располагаются только вдоль плоских кривых…
В результате сами косяки и узлы их соединения между собой стали существенно более простыми, чем в традиционных сводах и куполах.
Надеюсь, что в этом форуме приобрету союзников в деле распространения эффективных кружально-сетчатых конструкций.
Прошу прощения за эти пространные размышлизмы.
|
Регистрация
Вход
Печать:
