Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Бетонная оболочка, также часто называемая тонкостенной бетонной конструкцией, представляет собой конструкцию, состоящую из относительно тонкой бетонной оболочки, как правило, без внутренних колонн или внешних контрфорсов. Оболочки чаще всего имеют форму монолитных куполов, но могут также быть выполнены в виде гиперболических параболоидов, эллипсоидов, цилиндрических секций или их комбинаций. Первые бетонные оболочки появились еще во II веке.
Structure composed of a relatively thin shell of concrete
A concrete shell, also commonly called thin shell concrete structure, is a structure composed of a relatively thin shell of concrete, usually with no interior columns or exterior buttresses. The shells are most commonly monolithic domes, but may also take the form of hyperbolic paraboloids, ellipsoids, cylindrical sections, or some combination thereof. The first concrete shell dates back to the 2nd century.
Применение
Большинство бетонных оболочечных конструкций – это крыши. Технологии строительства бетонных оболочек хорошо подходят для создания сложных криволинейных форм и также применяются при строительстве корпусов судов (известных как железобетонные). Исторически, британцы использовали их для создания искусственных портов "Малберри" в рамках операции "Оверлорд" в Нормандии в 1944 году.
Most concrete shell structures are roofs. Concrete shell construction techniques are well suited for complex curves and are also used to build boat hulls (called ferroconcrete). Historically, it was used by the British to create the Mulberry Harbours for the 1944 D Day invasion of Normandy.
Преимущества
Как и арка, изогнутые формы, часто используемые для создания бетонных оболочек, обладают естественной прочностью, позволяя перекрывать большие пространства без внутренних опор и создавая открытое, незагроможденное внутреннее пространство. Использование бетона в качестве строительного материала снижает как стоимость материалов, так и затраты на строительство, поскольку бетон относительно дешев и легко формуется в сложные криволинейные поверхности. Сталь часто используется вместе с бетоном для усиления конструкции. В результате получается чрезвычайно прочная и безопасная конструкция: современные монолитные купольные дома и стадион Майами Марин выдержали ураганы, а бетонные оболочки пережили землетрясение 1985 года в Мехико. Бетонные оболочки широко признаны достаточно прочными, чтобы противостоять даже торнадо категории F5.
Like the arch, the curved shapes often used for concrete shells are naturally strong structures, allowing wide areas to be spanned without the use of internal supports, giving an open, unobstructed interior. The use of concrete as a building material reduces both materials cost and construction costs, as concrete is relatively inexpensive and easily cast into compound curves. Steel is often used in conjunction with concrete to reinforce the structure. The resulting structure may be immensely strong and safe; modern monolithic dome houses and the Miami Marine Stadium withstood hurricanes, and concrete shell structures survived the 1985 Mexico City earthquake. Concrete shells are widely considered to be strong enough to withstand even F5 tornadoes.
Недостатки
Поскольку бетон – пористый материал, у бетонных куполов часто возникают проблемы с гидроизоляцией. Если не принять меры, дождевая вода может проникать сквозь кровлю и протекать внутрь здания. С другой стороны, бесшовная конструкция бетонных куполов препятствует выходу воздуха и может приводить к образованию конденсата на внутренней поверхности оболочки. Для решения проблемы внешней влаги обычно используют черепицу или герметики, а для борьбы с конденсатом – осушители воздуха или вентиляцию.
Since concrete is a porous material, concrete domes often have issues with sealing. If not treated, rainwater can seep through the roof and leak into the interior of the building. On the other hand, the seamless construction of concrete domes prevents air from escaping, and can lead to buildup of condensation on the inside of the shell. Shingling or sealants are common solutions to the problem of exterior moisture, and dehumidifiers or ventilation can address condensation.
Исторические бетонные оболочки
Самая старая известная бетонная оболочка, Пантеон в Риме, была завершена около 125 года н.э. и до сих пор стоит. Он имеет массивный бетонный купол диаметром 43 м с окулом в центре. Это монолитное сооружение, которое, по-видимому, было сформировано непосредственно на месте путем нанесения тонких слоев друг на друга уменьшающегося диаметра. Пантеон массивно толстый в основании и истончается кверху (с добавлением аэрированной вулканической пемзы в бетонную смесь), являясь выдающимся инженерным достижением. Оболочки могут отливаться непосредственно на месте или предварительно изготавливаться вне площадки, перемещаться и собираться. Наиболее прочной формой оболочки является монолитная оболочка, отлитая как единое целое. Наиболее распространенной монолитной формой является купол, но также возможны эллипсоиды и цилиндры (напоминающие бетонные хижины Квенсет / Ниссен), с использованием аналогичных методов строительства. Тонкие бетонные оболочки стали популярными во Франции после Второй мировой войны благодаря экономической эффективности использования минимального количества бетона. Примеры в Рояне включают Église Notre Dame de Royan [fr] и Marché central de Royan [fr], крыша которых уменьшается до толщины всего 80 мм. Геодезические купола могут быть построены из бетонных секций или из легкой пены с нанесенным сверху слоем бетона. Преимущество этого метода заключается в том, что каждый участок купола небольшой и легко поддается обработке. Нанесенный на внешнюю сторону слой бетона объединяет купол в полумонолитную конструкцию. Монолитные купола отливаются из железобетона единым куском и появились еще в 1960-х годах. Сторонники этих куполов считают их экономичными и долговечными конструкциями, особенно подходящими для районов, подверженных стихийным бедствиям. Они также отмечают простоту обслуживания этих зданий. Монолитные купола могут строиться как жилые дома, офисные здания или для других целей. Зал собраний Университета Иллинойса, расположенный в Шампейне, штат Иллинойс и завершенный в 1963 году, был и остается первой в мире бетонной купольной ареной (см. также конструкцию типа Gridshell, как Зал столетия во Вроцлаве, Польша, построенный в 1913 году). Проект нового здания, разработанный Максом Абрамовицем, предусматривал строительство одной из крупнейших в мире конструкций с краевой опорой. Подробнее о строительстве Зала собраний – в разделе «Строительство Зала собраний». Сиэтл Кингдом был первым (и единственным) в мире многоцелевым стадионом с бетонным куполом. Он был завершен в 1976 году и снесен в 2000 году. Кингдом был построен из треугольных сегментов железобетона, отлитых непосредственно на месте. Дополнительную поддержку обеспечивали толстые ребра.
The oldest known concrete shell, the Pantheon in Rome, was completed about AD 125, and is still standing. It has a massive concrete dome 43m in diameter, with an oculus at its centre. A monolithic structure, it appears to have been sculpted in place by applying thin layers on top of each other in decreasing diameter. Massively thick at the bottom and thinning (with aerated volcanic pumice as part of the concrete mix) at the top, the Pantheon is a remarkable feat of engineering. Shells may be cast in place, or pre cast off site and moved into place and assembled. The strongest form of shell is the monolithic shell, which is cast as a single unit. The most common monolithic form is the dome, but ellipsoids and cylinders (resembling concrete Quonset huts / Nissen huts) are also possible using similar construction methods. Thin concrete shell buildings became popular in Post Second World War France because of the cost effectiveness of using minimal quantities of concrete. Examples at Royan include the Église Notre Dame de Royan [fr] and the Marché central de Royan [fr], whose roof reduces to just 80mm in thickness. Geodesic domes may be constructed from concrete sections, or may be constructed of a lightweight foam with a layer of concrete applied over the top. The advantage of this method is that each section of the dome is small and easily handled. The layer of concrete applied to the outside bonds the dome into a semi monolithic structure. Monolithic domes are cast in one piece out of reinforced concrete and date back to the 1960s. Advocates of these domes consider them to be cost effective and durable structures, especially suitable for areas prone to natural disasters. They also point out the ease of maintenance of these buildings. Monolithic domes can be built as homes, office buildings, or for other purposes. Completed in 1963, the University of Illinois Assembly Hall, located in Champaign, Illinois was and is the first ever concrete domed arena (see also the Gridshell like Centennial Hall in Wrocław, Poland from 1913). The design of the new building, by Max Abramovitz, called for the construction of one of the world’s largest edge supported structures. See Construction of Assembly Hall. The Seattle Kingdome was the world's first (and only) concrete domed multi purpose stadium. It was completed in 1976 and demolished in 2000. The Kingdome was constructed of triangular segments of reinforced concrete that were cast in place. Thick ribs provided additional support.