1. Перекрестные балки и фермы

Перекрытие, образованное пере­крестно расположенными и связанными между собой балками или фермами, представляет собой сплошностенчатую или сквозную (решетчатую) простран­ственную конструкцию (рис. 6.1). Эф­фект пространственной работы пере­крестных систем тем заметнее, чем ближе очертания перекрываемого пла­на к квадрату (кругу или другим фи­гурам с контуром, примерно равноуда­ленным от центра).

Пространственный характер работы балок, соединенных между собой в точ­ках пересечения, заключается в том, что нагрузка, приложенная к любой из балок, вызывает деформирование, а следовательно, противодействие этой нагрузке, всей системы балок в целом

Заметное снижение величин момен­тов в пролете покрытий с перекрестны­ми балками достигают, располагая опо­ры не по контуру здания, а внутри его, на некотором удалении a ot краев (рис. 6.2).

высота пере­крестных балок может составлять около 0,7...0,8 высоты простых балок, а высота перекрестных ферм — 0,6...0,7 высоты обычных ферм.

Перекрестные металлические балки двутаврового сечения имеют вы­соту h=L/24...L/30.

Металлические перекрестные фермы проектируют, как правило, с парал­лельными поясами, высотой примерно

h = L/14...L/18.

Перекрестными деревянными балками перекрывают пролеты от 1,2 до 24 м с шагом 3...6 м. Высоту балок назначают' в пределах 1/16...1/20.

Перекрестны­ми ж/б балками перекрывают пролеты до 30 м (хотя это не предел при облегченных перекрытиях одноэтажных зданий) с шагом от 3 до 6 м, высота балок колеблется в пределах L/16...L/24. Их проектируют обычно вместе с плитами.

Высота ж/б ферм, составляет L/15...L/20, размеры перекрываемого плана доходят

до 50X50 м.

2. Перекрестно-стержневые пространственные конструкции (структуры)

Структурами обычно называют системы. стержней, сходящихся в узлах и расположенных в пространстве в строгом геометрическом порядке. Структурно организованное простран­ство можно представить в виде множе­ства неделимых ячеек (своего рода «атомов»)— элементарных многогранников – тетраэда, куба, пирамид и др Наглядное представле­ние о простейшей структуре лает сле­дующее построение. Плоская ортого­нальная сетка, состоящая из стержней длиной а, соединенных между собой в узлах, служит основанием для построе­ния на ней множества-четырехгранных пирамид, ребра которых имеют ту же длину а. По вершинам пирамид укла­дывается вторая ортогональная сетка, на ней строится следующий ряд пира­мид и т. д. При проектировании из этого структурно организованного про­странства (рис. 6.6, а) выделяют тре­буемую архитектурно-конструктивную форму, отбросив лишние элементы. Ос­вобожденную от ненужных стержней пространственную композицию можно назвать структурной конструкцией¹.

Из этого же струк­турного пространства, если рассечь его двумя параллельными плоскостями, можно получить решетчатые плиты, Такие решетчатые плиты (структур­ные покрытия) получили широкое рас­пространение в качестве плоских по­крытий с пролетами до 100 м

Существуют следующие рисунки сеток структурных покрытий: геометричедски изменяемые (квадрат, шестиугольник) и геометрически незменяемые (треугольник, квадрат с диагоналыо). Сетки с одинаковым по всей площади покрытия строением называются регулярными, с различным строением в разных зонах покрытия — нерегулярными.

Достоинства структурных покрытий сводятся к следующим: пространственная работа при многократной ста­тической неопредеиляемости(многосвязности системы), гарантирующая пере­распределение усилий в стержнях при внезапном разрушении некоторых из них; однотипность узлов и стержней; примерно двукратное по сравнению с плоскими фермами снижение строи­тельной высоты конструкции; облегче­ние кровельного покрытия и подвесных потолков благодаря частому располо­жению опорныхточек в узлах; легкая приспособляемость к планам сложным и с нерегулярной расстановкой опор; выразительность в интерьереи при вы­носе конструкций на фасад.

Недостатками структурных покры­тий, порой диалектически сопряжен­ными с их достоинствами, являются: сложность узлов и высокая требуемая точность их изготовления; неизбежные «люфты» в многочисленных соедине­ниях (исключая сварные).

• Наиболее выгодной формой прямоугольных плит является квадратная.

• Чем чаще расположены опоры но контуру плиты, тем лучше, хотя поль­за от слишком частого их расположе­ния становится незаметной. В наихуд­ших условиях работает плита, опертая по-углам (рис. 6.10, а) или в серединах сторон со свисающими углами (рис. 6.10, б).

• Эффективен конструктивный при­ем постановки опор с некоторым от­ступом от контура покрытия (рис. 6.10, д).

Особенности металлических струк­турных покрытий. Металл является ос­новным материалом структурных по­крытий. Этому способствуют такие ка­чества металлических конструкций, как возможность использования высо­копроизводительных механизированных процессов изготовления узлов и стерж­ней при высокой точности исполнения. Структурные покрытия из металличес­ких стержней требуют минимальных трудозатрат при монтаже. Будучи пол­ностью готовыми для сборки, элементы нуждаются только в сбалчивании, ко­торое можно выполнять на уровне пола. Металлические покрытия сборно-раз­борные, они обладают .способностью повторного использования конструкции в целом или ее составных элементов (узлов, стержней).