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.
|
Рис. 7.18. Системи решіток структурних покрить: а — з поясними сітками з рівнобічних трикутних комірок; б — з поясними сітками з квадратних комірок; в — такі ж, підсилені діагоналями в кутових зонах. |
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.
|
Рис. 7.19. Типи вузлів структурних конструкцій: а — ІНДІБК; б — "Октанплаттен"; е — "КІБІ"; г — "Мархі; б — "Триодетик"; е — "ІФ1"; є — "Юністрат"; ж — із профільного прокату; 1 — ванна зварна; 2 — опорпий столик для настилу покриття; З — болт; 4 — гайка; 5 — штифг; 6 — наконечник; 7 — циліндр з пазами; 8 — шайба; 9 — стяжний болт; 10 — клин; 11 — чашка; 12 — штампований вузол елемента; 13 — стержень; 14 — верхній пояс; 15 — нижній пояс; 16 — розкіс. |
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
