Металеві конструкції

ПРОСТОРОВІ СІТЧАСТІ СИСТЕМИ ПЛОСКИХ ПОКРИТТІВ

Балкові, рамні й аркові системи складаються з окремих плоских несучих конструкцій, з'єднаних між собою легкими зв'язками, які не перероз­поділяють навантаження між несучими кон­струкціями.

У просторових системах зв'язки мають уже достатній переріз, щоб сприймати навантаження та перерозподіляти його між несучими елемен­тами. При цьому переріз основних несучих еле­ментів зменшується і навантаження перерозподі­ляється в двох напрямках. Такі просторові кон­струкції є легшими, ніж площинні.

Просторові конструкції поділяють на плоскі (плити) та криволінійні (оболонки).

У будівництві поширені просторові сітчасті по­криття (так звані структури), конструктивною особливістю яких є багаторазове повторення еле­ментів. Плоскі структурні конструкції проектують з різних систем перехресних ферм (рис. 7.18). Кількість ферм, що перетинаються в одному вузлі, утворюють різні структурні побудови. У кожній структурі можна виділити свій об'ємний елемент напівоктаедр, трикутник-тетраедр, що багато разів повторюється, побудова якого обгрун­тована законами кристалографії.

Найбільш раціональною, економічною з огляду витрат сталі є жорстка структура, створена на­хиленими перехресними фермами трьох на­прямків (рис. 7.18, б). Проте така система є більш складна в конструктивному плані та трудомістка в монтажі. Перевагу надають простій перехресній системі з ортогональними до опорного контуру фермами. Верхні та нижні вузли таких структур роблять простішими та однотипними.

Завдяки просторовій жорсткості структурними конструкціями можна перекривати значні про­льоти при невеликій будівельній висоті (1/16— 1/20)Z. Однотипність конструктивних елементів та вузлових з'єднань дає змогу складати покриття різних прольотів і конфігурацій. Найбільш поши­реними є структури з поясними сітками з квад­ратних комірок.

Стержні структурних конструкцій виготовля­ють з круглих труб або з прокатних профілів (кутників, швелерів, двотаврів). Традиційними для стержневих плит є трубчасті профілі, які від­повідають вимогам стійкості, мінімальній метало­місткості, а також естетичним вимогам. Для зви­чайних промислових споруд вигідніше застосову­вати структури з прокатних профілів, незважаю­чи на те, що вони на 15...25 % важчі від структур із дефіцитних труб. На масу та кошторис струк­турних конструкцій значно впливають вузлові з'єднання, на які витрачається до 15...20 % сталі.

Розрізняють два види вузлових з'єднань у структурах: зварні та болтові (рис. 7.19).

Прикладом зварних з'єднань є вузли, розроб­лені Центральним науково-дослідним інститутом будівельних конструкцій ім. В. А. Кучеренка, з'єд­нання типу "Октаплаттен", розроблені фірмою "Мансман" (ФРН), а також з'єднання на листових фасонках, розроблені Казанським будівельним інститутом (КБІ).

Болтові з'єднання залежно від характеру ро­боти поділяють на такі типи: з високоміцними болтами, які працюють на розтяг; зі стяжними болтами, які фіксують стержні у вузлі; з несу­чими болтами, які працюють на зсув.

До типу з високоміцними болтами належать системи "Меро", "Веймар" (ФРН) і "Мархі" Мос­ковського архітектурного інституту.

З'єднання на стяжних болтах представлені системами "Триодетик" (Канада) та "ІФІ" (ФРН).

Останній тип болтових з'єднань застосовують в структурах зі стержнями з профільного про­кату, серед яких конструкція типу "Юністрат" (США) для штампованих стержнів та тип ЦНДІБК з поодиноких кутників.

Недоліком вузлів на болтах, які працюють на зсув, є велика деформативність, що призводить до похибок розподілу зусиль у структурах по­
рівняно з розрахунковою схемою. Розрахунок структурної конструкції складний, оскільки вона є багато разів статично невизначеною системою. Точний розрахунок структурних конструкцій у сучасних умовах виконують за допомогою ЕОМ, розглядаючи їх як просторові шарнірно-стерж­неві системи.

При розрахунку наближеним методом стерж­неву систему замінюють плитою еквівалентної жорсткості і за довідковими таблицями визнача­ють у плиті згинальні моменти й поперечні сили. Після цього переходять від суцільної плити до стержневої системи. Далі згинальний момент Мрі та поперечну силу Qpl< які обчислюють на ширині поясної сітки S, прикладають у вигляді зосеред­жених зусиль MplS та QpiS у вузли структури та визначають зусилля в стержнях.

Зусилля в поясах Nb і розкосах ZVd визначають залежно від схеми структури. Для схеми на рис. 7.18, а

MjjS

Nb = ±0,578-

QviS

(7.17)

2sin a

Де h — висота структури; a — кут нахилу роз­косу до горизонтальної площини. Для схеми на рис. 7.18, б

Nb = (7.18)

2sin a

Для схеми на рис. 7.18, в