17.5. Структурные конструкции

Развитие плоских сплошных и сквозных конструкций направлено в настоящее время на конструктивные системы из перекрестных балок, ферм, объемных пластинчатых и стержневых элементов. К таким системам относятся пространственные оболочки и плиты, состоящие из регулярно-стержневых или регулярно-пластинчатых образований под общим названием структурные конструкции, или структуры (рис. 17.9).

Рис. 17.9. Структуры из деревянных перекре­щивающихся балок и фа­нерных элементов в фор­ме тетраэдров:

а ) – схемы структур из пе­рекрещивающихся балок; б) – узловые соединения

ба­лок; в — структура из регу­лярно-пластинчатых фанер­ных элементов

Структуры могут быть образованными из двух линейных пересекающихся элементов и из перекрестных линейных элементов, идущих в трех направлениях. Последние являются более жесткими, так как способны работать на кручение. Структуры могут иметь многообразные построения в зависимости от количества пересекающихся в одном узле балок и отклонения их от вертикали.

К положительным качествам структур относятся:

– унификация конструктивных элементов и простота их монтажа;

– возможность увеличения пролета вследствие большой про-странственной жесткости конструкций;

– высокая степень надежности конструкции при локальных раз-рушениях из-за многосвязности системы;

– возможность надежного закрепления подвесного оборудования, транспорта к часто расположенным узлами сетки структуры;

– снижение конструктивной высоты;

– простота транспортировки;

– высокая архитектурная выразительность решений и др.

Однако структуры имеют и ряд недостатков, одним из которых является повышенная трудоемкость изготовления и сборки.

Из пересекающихся в двух или трех направлениях клееных или клеефанерных балочных элементов создают самые простые структуры с у глом между балками в плане 90, 60 или 45º.

Жесткое соединение балок в узлах создает статически неопределимую пространственную систему. Размер ячейки структуры изменяется от 2,4 до 7,2 м и зависит от вида кровли и размера элементов покрытия.

Пролет структурных плит может быть от 12 до 28 м. Высота балочных элементов структуры составляет 1/16 — 1/30 пролета.

Узловые соединения структурных элементов выполняются на нагелях с помощью металлических планок.

На строительной выставке в Лондоне было представлено покрытие из регулярно пластинчатых элементов. В этой конструкции раскосы заменены объемными элементами в форме тетраэдра, каждый из которых собран из четырех треугольных листов фанеры, соединенных брусками. Одно из ребер тетраэдра входит в паз элемента нижней решетки, другое — в паз элемента верхней решетки, перпендикулярно нижнему.

Объемные связи между поясами структуры обладают более высокой жесткостью, чем линейные раскосы.

В ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко для применения в труднодоступных районах разработано металлодеревянное структурное покрытие размером в плане 18×18 м. Высота структуры — 1,7 м. Сжатые и внецентренно сжатые стержни выполнены из дерева, а растянутые раскосы и стержни нижнего пояса выполнены из уголков. Верхний пояс образуют клеефанерные плиты размером 3×3 м. Узловые соединения решены с помощью металлических оголовников заводского изготовления, закрепленных на деревянных стойках. Масса покрытия с утеплителем — 45 кг/м², расход стали — 10 кг/м², древесины — 0,03 м³/м², фанеры — 0,016 м³/м².

В г. Лезу (Франция) выполнено покрытие рынка структурой из стеклопластиковых гиперболических элементов пролетом 21 м. Размер по диагонали ромба достигает 7 м, соединяется в углах металлическими профилями. Толщина стеклопластика — 5 мм. Элементы могут быть пирамидальными с размером основания 1,2 — 1,8 м, высотой 0,5 — 0,6 м.

Расчет структуры как многократно статически неопределимой системы выполняют на ЭВМ. Для некоторых структурных схем можно пользоваться таблицами нагрузок и усилий, приведенными в справочниках и другой технической литературе.