Москва снеговая нагрузка: Расчет снеговой и ветровой нагрузки

Нагрузки воспринимаемые стропильными конструкциями

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать две группы нагрузок постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые). К постоянным нагрузкам необходимо отнести нагрузку от веса самой конструкции: кровельного покрытия, веса стропильной конструкции, веса теплоизоляционного слоя и веса материалов отделки потолка; К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтного оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую нагрузку с полным расчётным значением, ветровую нагрузку; К особым нагрузкам, например, относят сейсмическое воздействие. Расчёт стропильных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп нагрузок следует выполнять с учётом неблагоприятного их сочетания. Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле: S=Sg*m где, Sg — расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности крыши, принимаемое по таблице, в зависимости от снегового района Российской Федерации m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Зависит от угла наклона ската кровли, при углах наклона ската кровли меньше 25 градусов мю принимают равным 1 при углах наклона ската кровли от 25 до 60 градусов значение мю принимают равным 0,7 при углах наклона ската кровли более 60 градусов значение мю, в расчёте полной снеговой нагрузки, не учитывают Таблица определения снеговой нагрузки местности Снеговой район I II III IV V VI VII VIII Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) 80 120 180 240 320 400 480 560 Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k , где Wo-нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ, k-коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности: А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h — при высоте сооружения h до 60 м и 2 км — при большей высоте. Таблица 6 Высота z, м Коэффициент k для типов местности A B C ≤ 5 0,75 0,50 0,40 10 1,00 0,65 0,40 20 1,25 0,85 0,55 40 1,50 1,10 0,80 60 1,70 1,30 1,00 80 1,85 1,45 1,15 100 2,00 1,60 1,25 150 2,25 1,90 1,55 200 2,45 2,10 1,80 250 2,65 2,30 2,00 300 2,75 2,50 2,20 350 2,75 2,75 2,35 ≥ 480 2,75 2,75 2,75 Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра. Таблица определения ветровой нагрузки местности Ветровой район Ia I II III IV V VI VII Ветровая нагрузка Wo (кгс/м2) 17 23 30 38 48 60 73 85 Пример 1. Расчет снеговой нагрузки на стропильную систему крыши для Москвы и Московской области Исходные данные: Регион: Москва Уклон кровли 35 градусов Найдем полное расчётное значение снеговой нагрузки S Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:S=Sg*m по карте зон снегового покрова территории РФ определяем номер снегового района для Москвы, в нашем случае — это III, что соответствует по таблице весу снегового покрытия Sg=180 (кгс/м2); коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие для угла крыши в 35 градусов m=0,7 Получаем: S=Sg*m = 180*0,7 = 126 (кгс/м2) Пример 2. Расчет ветровой нагрузки на стропильную систему крыши для Москвы и Московской области Исходные данные: Регион: Москва Уклон кровли 35 градусов Высота здания 20 метров Тип местности — городские территории Найдем полное расчётное значение ветровой нагрузки W Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k , По карте зон ветрового давления по территории РФ определяем для Москвы регион I Нормативное значение ветровой нагрузки, соответсвующее I району принимаем Wo=23(кгс/м2) Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 k=0,85 Получаем: W=Wo*k = 23*0,85 = 19,55(кгс/м2)

СНЕГОВАЯ, ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА СНИПЫ | GreenHouseShop.ru

На данной карте можно наглядно увидеть какова снеговая нагрузка в регионе, где вы проживаете. Для
примера разберем несколько городов: Москва 3 снеговой регион с нагрузкой 180 кг/м2, Санкт-Петербург 4 снеговой регион — 240 кг/м2, Казань 4 — 240 кг/м2, Волгоград 2 — 120 кг/м2, Екатеринбург 3 — 180 кг/м2. Что ним это дает? Теперь вы знаете, что зимой может выпасть столько снега, что он будет весить для Москвы 180 кг на каждый метр поверхности. Конечно на скатных кровлях толщина может быть и меньше, но не учитывать данный параметр при проектировании кровли и выборе стекла очень опасно. Тоже касается и теплиц. Ошибочно мнение, что так не бывает или на теплицу не может столько давить, ведь с нее
снег скатывается.

Даже если 5 лет не было снега, то на 6 год выпадет столько , что его вес будет очень большим и может приблизиться к 180 кг/м2. Что может привезти к разрушению конструкции.

Карта снеговых нагрузок

Карта ветровых нагрузок

Правила Эксплуатации теплиц

Перед началом эксплуатации теплица должна быть собрана и установлена в соответствии с паспортом и инструкцией. Теплица должна быть установлена на ровную поверхность. Гарантия на теплицу не распространяется при механических повреждениях каркаса теплицы. В зимний период содержать покрытие теплицы чистым – отсутствие загрязнений внешней поверхности существенно облегчает сход снега; расчищать снег, накопившийся вокруг теплицы, если его высота становится больше 0,6 метра; удалять скопившийся на крыше слой снега толщиной 20 см и более, используя пластиковую лопату. При установке в теплице систем автоматического проветривания демонтировать их на зимний период во избежание поломки и выхода из строя.

        ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

Вносить изменения в заводскую конструкцию каркаса, в том числе сверлить дополнительные сквозные отверстия в балках , не предусмотренные изготовителем. Эксплуатировать теплицу без надлежащего крепления к основанию. Превышать допустимую на каркас нагрузку от снега, ветра либо подвешенных растений и предметов. Оставлять двери и/или форточки теплицы открытыми на зимний период, а также во время штормового, порывистого либо ураганного ветра. Устанавливать теплицу вблизи возвышающихся над ней строений, деревьев, с которых могут упасть снег, лёд и иные предметы, а также вблизи заборов и иных построек и сооружений.

ВНИМАНИЕ! Допускается наличие конденсата или протечек внутри теплицы, возникающего при дожде или температурных перепадов.

Национальная информация о снеговой нагрузке: Государственная информация о снеговой нагрузке

Алабама

Используйте IBC 2003—0 psf-10 psf с практическим примером
Районы на возвышенностях

Аляска

Используйте IBC 2003—25 psf-300 psf
—А—
Штат Аляска передал полномочия местным строительным чиновникам
для определения требуемой снеговой нагрузки для своих муниципалитетов.

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки
с помощью данных SNOTEL для оценки величин снеговой нагрузки:
http://www. id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html и
Данные по Аляске http://www.ak.nrcs.usda.gov/snow/

Аризона

Используйте IBC 2003—0 psf-15 psf с областями тематического исследования
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
В 1973 году были опубликованы «Данные о снеговой нагрузке для
Аризона» изначально
произведено Ассоциацией инженеров-строителей Аризоны, которая
в настоящее время не издается.

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки
с использованием данных SNOTEL для оценки величины снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html и Аризона.
Данные http://www.az.nrcs.usda.gov/snow/

Арканзас

Используйте IBC 2003—5 psf-15 psf

Калифорния

Используйте IBC 2003—0 psf-450 psf с примерами использования
Районы на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с официальными лицами округа по строительству для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
См. список официальных контактов здания округа

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки
с использованием данных SNOTEL для оценки величины снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные по Калифорнии http://www.ca.nrcs.usda.gov/snow/

Колорадо

Используйте IBC 2003 — 10-20 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
Первоначально существовали «Расчетные данные по снеговой нагрузке для Колорадо» 1971 года.
произведено Ассоциацией инженеров-строителей Колорадо, которая
в настоящее время не издается. В настоящее время они работают над обновленным
отчет о снеговой нагрузке.

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки
с использованием данных SNOTEL для оценки величины снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные Колорадо http://www.co.nrcs.usda.gov/snow/

Коннектикут

Используйте IBC 2003—30-40 фунтов на квадратный фут

Делавэр

Используйте IBC 2003—20-25 фунтов на квадратный фут

Флорида

Использовать IBC 2003—0 psf

Грузия

Используйте IBC 2003—0 psf-10 psf с областями тематического исследования
на возвышенностях

Гавайи

Используйте IBC 2003—0 psf с примерами из практики
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для получения информации о снеговой нагрузке для горных районов.
регионы

Айдахо

Используйте IBC 2003 — 10-20 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—

Публикацию можно приобрести под названием
Снеговые нагрузки на грунт и крышу в штате Айдахо, Р. Л. Сак и А.
Шейх-Тахери,
Опубликовано Департаментом гражданского строительства UI, 1986.

Чтобы запросить копию, отправьте чек на 22,50 доллара США (включая
почтовые расходы), подлежащие оплате Департаменту гражданского строительства Университета
Айдахо, П.О. Коробка
441022, г. Москва, ID 83844-1022. http://www.uidaho.edu/engr/cedept/publications.htm

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки
с использованием данных SNOTEL для оценки величины снеговой нагрузки: http://www. id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные по Айдахо http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/

Иллинойс

Используйте IBC 2003—15 psf-30 psf

Индиана

Используйте IBC 2003 — 15-30 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
—А—
Ассоциация инженеров-строителей Индианы и
Ассоциация инженеров-строителей Мичигана в настоящее время работает
на снегу
Рекомендации по загрузке для областей «Case Study» для
оба государства.

Айова

Используйте IBC 2003—20-40 фунтов на квадратный фут

Канзас

Используйте IBC 2003—15 psf-25 psf

Кентукки

Используйте IBC 2003 — 15 psf-20 psf с областями тематического исследования
на возвышенностях

Луизиана

Используйте IBC 2003—0 psf-5 psf

Мэн

Используйте IBC 2003 — 50–100 фунтов на квадратный фут с примерами изучаемых областей
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Мэриленд

Используйте IBC 2003 — 15-30 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Массачусетс

Используйте IBC 2003 — 25-60 фунтов на квадратный фут с примерами из практики
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Мичиган

Государство изменило требования к снеговой нагрузке
от IBC, а карту снеговой нагрузки можно найти по адресу:
http://www.michigan.gov/documents/cis_bcc_snow_40405_7.pdf
—А—
Ассоциация инженеров-строителей Индианы и Structural
Ассоциация инженеров Мичигана в настоящее время работает над проектом Snow
Рекомендации по загрузке для областей «Case Study» для
оба государства.

Миннесота

Государство изменило требования к снеговой нагрузке
от МДС
и карта снеговой нагрузки может
можно найти по адресу: http://www.buildingcodes.admin.state.mn.us/printouts/snowload.pdf

Миссисипи

Используйте IBC 2003—0 psf-10 psf

Миссури

Используйте IBC 2003—10-20 фунтов на квадратный фут

Монтана

Государство изменило требования к снеговой нагрузке
от IBC и
говорится, что «Снеговые нагрузки должны определяться
должностным лицом здания. В районах штата за пределами сертифицированных
местное правительство
юрисдикции,
Расчетная снеговая нагрузка должна основываться на расчетных снеговых нагрузках на грунт.
в «Снеговые нагрузки для проектирования конструкций в Монтане»,
Автор Ф. Ф. Видеон и
Дж. П. Шилке, гражданское и сельскохозяйственное строительство,
Государственный университет Монтаны, 19 августа.89. Минимальная конструкция крыши от снега
нагрузка после допустимых сокращений должна составлять 30 фунтов на квадратный фут.

Издание $20
—
И—
можно купить
из МГУ «Строительство» по телефону 406-994-2111.

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные Монтаны http://www.mt.nrcs.usda.gov/snow/

Небраска

Используйте IBC 2003 — 20-35 фунтов на квадратный фут с примерами изучаемых областей
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Невада

Используйте IBC 2003—0 psf-20 psf с примерами использования
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные по Неваде http://www.nv.nrcs.usda.gov/snow/

Нью-Гэмпшир

Используйте IBC 2003 — 50-90 фунтов на квадратный фут с примерами использования
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
Используйте расчет снеговой нагрузки на грунт для Нью-Гэмпшира, разработанный Корпусом.
инженеров, исследования холодных регионов и
Инжиниринг
Лаборатория. Публикацию можно бесплатно загрузить по адресу http://www.crrel.usace.army.mil/techpub/CRREL_Reports/reports/TR02-6.pdf

.

Нью-Джерси

Используйте IBC 2003 — 20-30 фунтов на квадратный фут с примерами изучаемых областей
—И—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Нью-Мексико

Используйте IBC 2003—0 psf-150 psf с областями тематического исследования
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
В настоящее время Ассоциация инженеров-строителей Нью-Мексико
попытка унифицировать данные о снеговой нагрузке с некоторой методологией
разработаны Инженерным корпусом армии, но находятся только в финансировании
и осведомленность
этап.

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные Нью-Мексико http://www.nm.nrcs.usda.gov/snow/

Нью-Йорк

Штат Нью-Йорк изменил карту снеговой нагрузки
—

И—
Это
можно найти по адресу:
http://www.woodtruss.com/images/nysnowmap.pdf

Северная Каролина

Используйте IBC 2003 — 10-25 фунтов на квадратный фут с примерами использования
Районы на возвышенностях

Северная Дакота

Используйте IBC 2003 — 30–60 фунтов на квадратный фут с практическим примером
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Огайо

Используйте IBC 2003 — 20-25 фунтов на квадратный фут с примерами
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
Дополнительная ссылка:
Шмидлин, Т.В., Эджелл, Д.Дж. и Делани, М. 1992. Дизайн.
Снеговая нагрузка на грунт в штате Огайо. Журнал прикладной метеорологии,
Том 31 (6).

Оклахома

Используйте IBC 2003—5 psf-20 psf

Орегон

Используйте IBC 2003 — минимум 25 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
Воспользуйтесь публикацией:
Анализ снеговой нагрузки для Орегона, выпуск от декабря 2007 г. , Т. Джордж, Дж.В. Эстроуп,
опубликовано Ассоциацией инженеров-строителей штата Орегон.

Публикация
стоит $80,95 и может быть куплен
в Building Tech Books по телефону 1-800-ASK-Book или
http://www.buildingtechbooks.com/

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные штата Орегон http://www.or.nrcs.usda.gov/snow/

Пенсильвания

Используйте IBC 2003 — 25-35 фунтов на квадратный фут с примерами использования
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Род-Айленд

Используйте IBC 2003—25 psf-40 psf

Южная Каролина

Используйте IBC 2003 — 5-15 фунтов на квадратный фут с практическим примером
Участки на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Южная Дакота

Используйте IBC 2003 — 15-50 фунтов на квадратный фут с практическим примером
Районы
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Теннесси

Используйте IBC 2003 — 10-25 фунтов на квадратный фут с областями тематического исследования
на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Техас

Используйте IBC 2003—0 psf-20 psf

Юта

Государство изменило требования к снеговой нагрузке
от IBC через Административное правило R156-56. Здание униформы Юты
Стандарт
Действовать
Правила для снеговых нагрузок можно найти по адресу: http://www. rules.utah.gov/publicat/code/r156/r156-56.htm

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные Юты http://www.ut.nrcs.usda.gov/snow/

Вермонт

Используйте IBC 2003 — 40-60 фунтов на квадратный фут с примерами изучаемых областей
—А—
Штат Вермонт, Министерство труда и промышленности
имеет карту минимальных снеговых нагрузок на грунт, расположенную по адресу:
http://www.state.vt.us/labind/Fire/snowloads.htm
—А—
Ассоциация инженеров-строителей Вермонта (SEAVT) работает над отчетом с
рекомендуемые
снег
нагрузки, аналогичные опубликованным Ассоциацией инженеров-строителей Нью-Гэмпшира
(СЕАНХ)
и
Лаборатория исследований и разработок холодных регионов (CRREL)
в
2002 г.
для
Новый
Хэмпшир.
Они
надеяться на
иметь
этот
завершенный
в ближайшие год-два.

Вирджиния

Используйте IBC 2003 — 10-25 фунтов на квадратный фут с примерными областями
на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Вашингтон

Используйте IBC 2003 — 10-psf-20 psf с областями тематического исследования
на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки
—А—
Издание можно приобрести под названием:
Анализ снеговой нагрузки для Вашингтона,
2-е изд., Вашингтонская ассоциация инженеров-строителей,
опубликовано Вашингтонской ассоциацией инженеров-строителей

Публикация стоит 30 долларов США и может быть приобретена в
SEAW в
206-682-6026 или http://www. seaw.org/

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Вашингтонские данные http://www.wa.nrcs.usda.gov/snow/

Западная Вирджиния

Используйте IBC 2003 — 20-30 фунтов на квадратный фут с примерами использования
Районы на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Висконсин

Государство изменило требования к снеговой нагрузке
от IBC, а карту снеговой нагрузки можно найти по адресу:
http://www.commerce.state.wi.us/SB/SB-CommercialBuildingsCodeEnrolledReplacV1C.pdf

Вайоминг

Используйте IBC 2003 — 20-30 фунтов на квадратный фут с примерными областями
на возвышенностях
—А—
Свяжитесь с местными строительными властями для определения необходимого количества снега.
Нагрузки

Кроме того, у Университета Вайоминга есть веб-сайт с
КЛИМАТИЧЕСКИЙ АТЛАС ВАЙОМИНГА Яна Кертиса и Кейт Граймс, который
дает информацию о том, как использовать данные SNOTEL для оценки снеговых нагрузок
в:
http://www.wrds.uwyo.edu/wrds/wsc/climateatlas/snow.html

Кроме того, вы можете оценить/проверить свои снеговые нагрузки с помощью SNOTEL.
Данные для оценки снеговой нагрузки: http://www.id.nrcs.usda.gov/snow/data/geninfo/snowload.html
&
Данные штата Вайоминг http://www.wy.nrcs.usda.gov/snow/

Стеклянная крыша Москвы Главный универсальный магазин

МАРТ — Технологический модуль. ВА2 2019/20.
Даниил Орехов, Родион Истокский, Илья Филиппов, Анна Титова, Полина Соловьева

Стеклянные кровельные конструкции над проездами Главного универсального магазина (ГУМ) уникальны тем, что при их проектировании и строительстве впервые в отечественной практике были применены системы арок с диагональными связями, разработанные в конце 1880-х — начале 1890-х гг. директора Санкт-Петербургского металлургического завода Отто Егоровича Крелла [1]. Этот тип арочных конструкций ранее не применялся в европейской практике ни до, ни после этого периода. Его по праву можно считать изобретением русской инженерной школы конца XIX века.

ИСТОРИЧЕСКИЙ КОНТЕКСТ

По результатам конкурса в 1889-1893 годах на Красной площади по проекту известного русского архитектора А.Н.Померанцева было построено новое здание Верхних торговых рядов. Остекление переходов было схематично показано в архитектурном проекте и должно было быть доработано и изготовлено в рамках тендерного задания одним из производителей металлоконструкций в России. Из шести претендентов победил Санкт-Петербургский металлургический завод, предложивший наиболее разумную смету расходов, но и собственное уникальное конструкторское решение, разработанное в техническом бюро завода. Перед началом строительства опытный образец был успешно изготовлен и испытан на заводе, а в 1891 подана привилегия (патент) на «новую систему крепления металлических арок», выданная в 1897 году.

Строительство Верхних торговых рядов в Москве. Фотоателье Е. Симонова. 1890-е годы.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Несущая конструкция стеклянной крыши состоит из ряда круглых арок, установленных с шагом 1,5 в продольном направлении на кирпичной стене. Ширина пролетов трех полос движения незначительно различается и составляет соответственно 14,760 м, 12,236 м и 15,274 м.

Арки изготовлены из цельного стального уголка (77 х 55 х 8 мм), согнутого по необходимому радиусу. На арках установлено 26 прогонов с шагом 740 мм для монтажа стеклопакетов. Каждый прогон состоит из двух угловых профилей (40 х 40 х 4 мм), соединенных болтом. Элементы остекления крепятся болтами к прогонам, а сами прогоны крепятся болтами к арке. Арки полужесткие и опираются на чугунный анкерный профиль.

Для того, чтобы в московских климатических условиях с большими снеговыми нагрузками иметь элегантную облегченную конструкцию, для предотвращения коробления арок были использованы диагональные связи — струны. Они обеспечивают устойчивость арки, но не мешают прохождению света в зону проходов и практически незаметны снизу, имея диаметр всего 1 см. От двух противоположных опор расходятся три пары диагональных струн, крепящихся к противоположной стороне арки на равном расстоянии друг от друга.

Изометрический вид конструкции арочной застекленной конструкции проездов

ПРИНЦИП КОНСТРУКЦИИ

Круговая арка передает нагрузки на опоры, которые можно разделить на вертикальные и горизонтальные составляющие. Последний называется распором, который обычно передается на фундаменты через контрфорсы или массивные стеновые конструкции. Распорку можно уменьшить, уменьшив радиус дуги и увеличив сечение арки, однако такой вариант снижает светопроницаемость конструкции и является более материалоемким.
Распорку также можно погасить установкой горизонтальной затяжки, что значительно облегчает конструкцию

и установку опор, на которые в данном случае передаются только вертикальные нагрузки. Помимо собственного веса, арка подвержена ветровым и снеговым нагрузкам, действующим неравномерно и неравномерно. Если нагрузка распределяется неравномерно, арка начинает выпирать и ее необходимо стабилизировать. На самом деле диагональные стяжки хорошо работают при неравномерной нагрузке, предохраняя ненагруженную половину арки от выпячивания, работая на растяжение и являясь односторонними переключаемыми стяжками, которые работают только в случае нагрузки.

КОНСТРУКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

Выполнен конструктивный анализ (Karamba3D) и проведено сравнение деформации арок одинакового сечения (75 х 55 мм) и пролета: а) без связей, б) с горизонтальными связями и подвесками, в ) с диагональными связями.

1) Арка без связи с жесткими (неподвижными) опорами
Напряжение передается непосредственно на опоры. Деформация от снеговой нагрузки — 9 см, от ветровой нагрузки — 21 см. Свод характерно деформируется, провисает в средней части и выпячивается на 1/4 пролета.
2) Арка с одной горизонтальной связью и тремя подвесами, с одной неподвижной и одной свободной опорой.
Распор компенсируется горизонтальной стяжкой, но не влияет на прогиб арки под снеговой нагрузкой.

Вертикальные подвесы исключительно поддерживают горизонтальную стяжку от провисания под собственным весом. Деформация от снеговой нагрузки — 10 см, от ветровой нагрузки — 21 см.
3) Арка с тремя парами диагональных связей с одной неподвижной и одной свободной опорой.
Деформация от снеговой нагрузки — 0,75 см, от ветровой нагрузки 0,57 см. Сравнение показывает, что деформации арки без связей и арки с горизонтальными связями в 37 раз больше от ветровых нагрузок, в 13 раз больше от снеговых нагрузок, чем у арки с диагональными связями. Анализ показывает, что установка диагональных связей диаметром всего 1 см увеличивает жесткость конструкции более чем на порядок.

МОДЕЛЬ

Для физической модели выбран масштаб 1:25. Все несущие элементы конструкции были изготовлены из латуни, несущая конструкция — из дерева и фанерной основы, связи — из тонкой металлической проволоки. На первом этапе подготовки к производству была создана 3D-модель, включающая в себя все детали для производства в масштабе. Далее были подготовлены чертежи для изготовления и закуплен материал. Для вырезания арок на лазерном станке были созданы чертежи арок с пазами для уголков и отверстиями для крепления стяжек.
Для прогонов мы использовали готовые латунные уголки 2 х 2 мм. Для более мелких деталей, таких как второстепенные балки, использовалась проволока диаметром 2 мм.
Для завязок использовалась леска диаметром менее 1 мм.

Когда на станке были вырезаны все детали, и подготовлен материал, началась сборка модели. Сначала отдельные арки собирались вместе стяжками по выкройке, чтобы придать леске нужную длину. Затем было подготовлено основание для модели, для которого из деревянных брусков были выфрезерованы карнизы. После закрепления основания для модели к нему с необходимым расстоянием прикрепили предварительно собранные 24 арки с завязками и зафиксировали клеем.
Последним этапом стала установка латунных уголков в пазы арок, а также полуарок остекления.

Фото модели: Юрий Пальмин

Благодарность
Выражаем особую благодарность А.В. Щусева и куратор выставки «Шухов. Формула Архитектуры» Марку Акопяну за проведение экскурсионного тура по выставке и предоставление архивных материалов и расчетов В.Г. Шухова, главного архитектора ГУМа Владимира Камышникова, преподавателя МГСУ Юрия Южакова, главного инженера Металл Япы Василия Анопченко и доцента РГГУ Илье Печенкину за конструктивную критику проектов.

Источники
[1] Гербст В.И. Доклад на заседании Петербургского общества архитекторов 25 октября 1894 г. // Неделя строителя. 1894. № 44
Санкт-Петербургский Металлический Завод.