§ 18. Покрытия зальных помещений с плоскими несущими конструкциями

Плоские несущие конструкции большепро­летных прямоуг. в плане зальных помещений состоят:

- из рядов колонн (стоек), расположенных по продольной стороне зала с шагом 6 или 12 м, а в нек. слу­чаях 15-l8 м,

и ригелей (балок или ферм), опертых на колонны.

Ригели соединены меж­ду собой прогонами или плитами покрытия, а также связевыми элементами.

Ригели и колонны образуют плоские рамы.

Работа конструкций покрытий – последовательная. Передача нагрузок - от верхних ограждающих элементов покры­тия (плит, прогонов) на несущие конструк­ции (фермы, балки).

Восприятие ветровых нагрузок и пространственная жесткость та­кой конструктивной системы покрытия в го­ризонтальной плоскости обеспечивается:

• с помощью жесткого скрепления плит с бал­ками или фермами;

• между собой с помощью сварки закладных элементов и замоноличивания швов, в результате чего получается жесткий железобетонный диск.

В вертикаль­ной плоскости устраиваются связевые эле­менты между двумя колоннами, в каждом ря­ду и между фермами (в покрытии).

Если ограждение покрытия выполнено из нежестких плит, пространственная жесткость в горизонт. плоскости обеспечивается специальными горизонтальными связями в плоскости верхнего и нижнего поясов ферм. Эти связи представляют собой как бы гори­зонтальные фермы.

В покрытиях зальных помещений с про­летами до 30 м применяются железобетон­ные преднапряженные, стальные и деревян­ные балки и фермы.

При пролетах более 30 м, как правило, применяются стальные фермы.

В большепролетных покрытиях общест­венных зданий применяются также рамные конструкции из железобетона, стали и дерева. Особенность статической работы рам определяется жестким соединением ригелей со стойками, уменьшением сечения ригелей.

Рамы могут иметь горизонтальный или ломаный ригель, вертикальные или наклон­ные стойки. При ломаном ригеле и наклонных стойках очертание рамы при­ближается к кривой давления, благодаря че­му ее сечения могут быть меньше, форма выразительнее и легче. Если рама создает распор, то он воспринимается непосредствен­но фундаментами или затяжками, распола­гаемыми под полом зального помещения.

1. Бесшарнирные рамы с жест­ким закреплением колонн в фундаментах характеризуются относительно небольшим из­гиб. моментом в пролете ригеля и зна­чительными моментами в узлах рамы, что требует увеличения сечения колонн и ригеля у опор и зрительно утяжеляет конструкцию. Такие рамы применяются при строи­тельстве на плотных основаниях и при надеж­ном обеспечении от неравномерных осадок. Расчленение этих рам на сборные элементы сложно.

2. Одношарнирные рамы состоят из двух Г-образных элементов, соединенных шарни­ром, с жестким закреплением колонн в фундаментах. Эти рамные системы позволяют уменьшить сечение ригелей, но требуют значительного сечения колонн. Бла­годаря шарниру в центре пролета эти рамы могут собираться из двух элементов.

3. Двухшарнирные рамы имеют шарнирное опирание стоек на фундаменты. Поэтому неравномерность осадок не вызыва­ет деформаций рамы. Сечение стоек у опор может быть небольшим, т. к. изгиб. момент к опоре уменьшается, а сечение риге­лей в пролете будет больше, благодаря чему покрытие по таким рамам зрительно воспри­нимается как тяжелое.

4. В трехшарнирных рамах обес­печивается возможность перемещения в пло­скости рамы без нарушения ее работы в це­лом. Форма трехшарнирной рамы выразитель­но передает ее статическую работу: сосредото­чение изгибающих усилий в жестких узлах и уменьшение к шарнирам. Членение рам на сборные элементы благодаря трем шарнирным соединениям проще, чем у других видов рам.

4а. В рамных конструкциях покрытий с кон­солями уменьшается изгиб. момент в пролете ригеля и более равно­мерна нагрузка на колонны в фундаменте. Удаление колонн от внешних ограждений вглубь помещений увеличивает естественную освещенность последних и создает определен­ные архитектурно-композиционные возмож­ности. Вылет консолей = 1/3-1/5 от пролета ригеля. Для умень­шения изгиб. момента в пролете риге­ля к концам консоли подвешивают огражде­ния здания в виде витражей и легких пане­лей или заанкеривают в основании стальные преднапряженные оттяжки, прикрепленные к концам консолей. Эта конструктивная сис­тема обладает большой тектонической выра­зительностью и находит широкое применение в архитектуре. Пространственная жесткость покрытий по несущим рамам обеспечивается теми же средствами, что и при применении ферм.

Арки. Несущие конструкции большепролетных покрытий м.б. в виде арок кругового, параболического, эллиптического или стрель­чатого очертания, по которым укладываются плиты покрытия.

Благо­даря очертанию, приближающемуся к кри­вой линии давления, арка испытывает в ос­новном сжимающие усилия, что позволяет более эффективно использовать материал. Чем выше стрела подъема арки, тем меньше распор и эффективнее работа, но - увеличивается строит. объем здания, возрастают затраты на его строительство и эксплуатацию. Выбор высоты подъема и очертания арок в каждом конкретном случае должен основываться на совместном решении конструктивной и архитектурной задач и требований экономической целесообразности.

Если пяты арок на уровне земли - распор может восприниматься фундаментами или затяжками, располагаемыми ниже уров­ня пола. Если пяты арок опираются на ко­лонны или стены, распор м.б. воспри­нят затяжками, опорными наклонными стой­ками или контрфорсами, передающими уси­лия на фундаменты, или рамами.

А рки могут выполняться из железобетона, стали и дерева со сплошным сечением для пролетов до 24—30 м и сквозные стержневые для больших пролетов. Пространственная жесткость покрытия с несущими арками до­стигается с помощью связевых элементов так же, как и в других плоских несущих кон­струкциях.