Деревянные оболочки покрытия сооружений

Прямоугольные в плане покрытия могут быть выполнены в виде оболочек балочного типа: цилиндрических (схема 20 табл. 16) и призматических (схема 21 табл. 16). Это конструкции заводского изготовления повышенной сборности, состоящие из трехслойных элементов. Их обшивки выполняются из фанеры, ребра — из криволинейных полос фанеры или дощатоклееными (в цилиндрических сводах) и из досок на ребро (в призматических складках). По боковым свободным граням сводов (складок) и в местах их смыкания устраиваются жесткие бортовые элементы.

Распор поперек сводов (складок) воспринимается затяжками. Опираться покрытие может на сплошные стены по торцам или на колонны в местах смыкания сводов (складок) и по наружным углам. Варианты конструктивного решения оболочек приведены на рис. 142. Сборка отдельных элементов в проектное положение в покрытии происходит с помощью штырей, места гнезд для которых тщательно выверены, и металлических накладок, скрепляющих элементы между собой, с бортовыми элементами, с затяжками и стойками винтами или болтами.

Подобные покрытия совмещают в себе функции несущих и ограждающих конструкций. Долговечность их обеспечивается применением антисептированной древесины и мероприятиями по защите от увлажнения в местах ендов. Для лучшего стока воды покрытие следует устраивать с наклоном вдоль пролета.

Наиболее рациональной формой оболочки из дерева является гиперболический параболоид — гипар. Два примера гипаров даны на схемах 22 и 23 табл. 16. На схеме 22 показан простейший квадратный в плане равносторонний гипар, из которого можно монтировать разнообразные в плане и в пространстве покрытия (рис. 143, а). На схеме 23 показана более сложная форма гипара, имеющего в плане форму четырехлучевой звезды, симметричной относительно взаимно ортогональных диагоналей. Оболочка состоит из четырех седловидных секций: двух больших и двух малых, имеющих общую вершину в центре.

Достоинством гипаров является то, что они имеют прямолинейные образующие. Доски в полотне оболочки целесообразно располагать параллельно диагоналям плана. В этом случае их надо только изгибать, а не скручивать. При небольших пролетах (до 10 м) оболочки выполняются из двух слоев шпунтованных досок ? = 20...25 мм. При больших пролетах оболочки выполняются не менее чем из трех слоев досок, склеенных между собой.

В местах смыкания отдельных секций гипара устраиваются жесткие элементы для крепления секций. По наружному контуру гипара устраиваются бортовые элементы, которые могут быть криволинейного, ломаного или прямолинейного очертания (см. схему 23 табл. 16). Жесткие и бортовые элементы изготавливаются из тонких досок на клею (рис. 143, б). В краевых зонах полотно оболочки возле опор и в узлах утолщается за счет еще одного-двух слоев досок. Полотно оболочки, жесткие и бортовые элементы соответствуют I и II категории элементов деревянных конструкций.

Пример гиперболической оболочки покрытия (павильон на строительной выставке в г. Мюнхене) показан на рис. 144. Длины диагоналей четырехлучевой звезды 18 и 29 м. Каркас каждой из четырех седловидных секций состоит из расположенных перпендикулярно друг другу ребер из брусков сечением 30х60 мм, образующих ячейки размером 80х80 см. Ребра одного направления, обращенные выпуклостью вниз, растянуты, а ребра другого направления, расположенные над первыми — обращены выпуклостью вверх, сжаты и выполнены из спаренных брусков. Дощатый настил воспринимает сдвигающие усилия в плоскости оболочки.

Новый тип деревянных оболочек — оболочки висячего типа. В таких оболочках роль вант, работающих на растяжение, выполняют деревянные элементы из облагороженной клееной древесины.

На схеме 24 табл. 16 и на рис. 145 показана четырехугольная в плане висячая оболочка, диагонали которой могут быть одинаковой и разной длины. Оболочка имеет седловидную форму. Верхние углы одной диагонали опираются на наклонные Д-образные пилоны, а нижние углы другой — на фундамент.

Ванты из клееной древесины подвешены к опорному контуру, выполненному из такого же материала, который может иметь различное очертание. Сверху по вантам уложен трехслойный перекрестный настил из досок, обеспечивающий жесткость оболочки в ее плоскости и воспринимающий сдвигающие усилия. Распор воспринимается оттяжками.

Другой пример висячей оболочки приведен на схеме 25 табл. 16 и рис. 146. Прямоугольное в плане здание перекрыто в продольном направлении висячей цилиндрической оболочкой параболического очертания. Ванты крепятся к криволинейному опорному контуру из клееной древесины и расположены с шагом до 1,5 м. Они соединены между собой диагональными перекрестными элементами, что создает жесткость в плоскости оболочки. Ванты и диагональные элементы выполняются из досок, установленных на ребро (соответственно I и II категории) длиной до 3 м. Сечение досок вант переменное — от максимального у опорного контура до минимального в середине пролета. В узлах доски вант соединены между собой с помощью стальных фасонок на нагелях (рис. 146, в). Ванты могут быть дощатоклееными (при большом шаге и нагрузках). Распор воспринимается распорными фермами, расположенными по торцам в плоскости покрытия и передается на железобетонные контрфорсы в узлах здания. Кровля устраивается по дощатому однослойному настилу.