Арочные и купольные металлоконструкции: типы, области применения

Арочные и купольные металлоконструкции — отличная альтернатива балочным конструкциям в ситуациях, когда необходимо создать перекрытие большого пролёта. Они широко применяются для возведения промышленных, торговых зданий, а также объектов культурного значения, и особенно полезны при необходимости реализации нестандартных решений.

По арочному и купольному принципу проектируют стационарные и модульные конструкции. В первом случае соединения элементов могут быть сварными — неразъёмными. Во втором — каркас собирают с помощью крепежных элементов. В таких случаях возможна пристройка или демонтаж отдельных модулей, а также разборка всей конструкции и ее сборка в другом месте.

Арочные конструкции

Ключевые преимущества арок:

• максимальное использование внутреннего пространства;
• возможности организации естественного освещения.

По указанным причинам арочные конструкции нашли самое широкое применение в промышленном строительстве. Кроме того, арочные конструкции эффективно распределяют нагрузку — на их основе строят быстровозводимые здания в СПб и других городах.

Область применения:

• строительство ангаров, складов;
• теплицы, птицефермы, коровники и другие зданий сельскохозяйственного назначения;
• торговые и развлекательные центры;
• остановки общественного транспорта;
• вестибюли метро;
• мосты.

Трудно найти область малоэтажного строительства, где не применялись бы арочные конструкции. Они эффективны, быстро монтируются и визуально привлекательны.

По типу конструкции различают:

• Бесшарнирные арки — самая экономичная конструкция. Концы (пятки) арки жёстко зафиксированы. Имеют высокую жёсткость, но требуют массивных опор и чувствительны к погодным условиям (ветер, снег).
• Двухшарнирные арки — опираются на цилиндрические шарниры. Шарниры увеличивают вес и стоимость, но дают большую устойчивость к погодным условиям и проседанию опор.
• Трехшарнирные арки — соответственно, имеют ещё один промежуточный шарнир. Самая стабильная и надёжная, но сложная и дорогая конструкция. Выдерживает любые климатические нагрузки.

Чаще всего каркасные здания возводят на двухшарнирных арках. Такие конструкции позволяют соблюсти оптимальный баланс сложности возведения, стоимости и стабильности.

Купольные конструкции

Главные преимущества купольных конструкций:

• возможность перекрывать большие пролеты (до 250 м);
• экономия металла по сравнению с балочными.

Купола очень разнообразны по форме. В отличие от арочных систем, которые подходят для малоэтажного строительства, купольные системы могут быть высокими (эллиптической формы).

По форме выделяют следующие купольные конструкции:

• сферические;
• эллиптические;
• стрельчатые;
• зонтичные.

Область применения:

• крытые стадионы и другие спортивные сооружения;
• зрительные залы, выставочные павильоны;
• торговые комплексы;
• культовые сооружения;
• частные дома.

Купольные системы часто используются для возведения быстровозводимых зданий, в том числе временных и мобильных. Как и в случае с арочными, им не требуется облицовка: каркас можно обшить панелями, тентом или смонтировать уже готовое здание, где каркас и обшивка совмещены.

По конструкции различают:

• Ребристые. Конструкция ребристого купола напоминает солнце: от центра расходятся рёбра-лучи, соединённые прогонами.
• Ребристо-кольцевые устроены по тому же принципу, но прогоны выполнены в форме колец и не просто соединяют рёбра, а образуют с ними единую систему.
• Сетчатые представляют собой усложнённую ребристо-кольцевую систему, куда добавлены раскосы. Они лучше распределяют нагрузку, что позволяет снизить вес рёбер и колец.
• Пластинчатые состоят из панелей (пластин) с рёбрами жёсткости. Отличаются быстротой монтажа: каркас и обшивка монтируются одновременно.

Чем сложнее конструкция, тем она дороже, но лучше распределяет нагрузку. Это позволяет решать разные задачи и подбирать оптимальный баланс стоимости и прочности.