11. Компоновка конструктивных схем каркасов большепролетных покрытий. Арочный вариант покрытия. Работа основных конструкций.

При больших пролетах каркасов и отсутствии подкрановых балок более выгодным оказывается принимать расстояние между основными несущими элементами 12÷18 м и более. По расположению большепролетных несущих элементов в покрытии здания схемы различают:

– с поперечным расположением их (поперек оси здания);

– с расположением большепролетной рамы вдоль большего размера здания;

– консольные.

Схема с поперечным расположением большепролетных элементов приведена на рис. 26.7. Она используется с балками, рамами, арками, по которым укладываются решетчатые прогоны, кровельный настил и кровля или кровельные панели.

В арочных покрытиях при больших пролетах расстояния между основными несущими элементами принимаются 12÷24 м и более. Это приводит к усложнению промежуточной конструкции – по аркам укладываются главные прогоны, на которые опираются поперечные ребра, поддерживающие кровельный настил (см. рис. 27.5). При этом главные прогоны должны выполняться сквозными, так как их удобно крепить к стойкам арок.  

Большие пролеты и высоты арок, а также условия монтажа требуют применения пространственно устойчивых конструкций. Это достигается применением трех-, четырехгранных сечений (см. рис. 27.4) или соединением двух соседних арок в пространственный блок.

Унификации элементов и узлов арочных конструкций лучше отвечает радиальное направление стоек. Основная нагрузка Р на арку (собственный вес, снег) действует вертикально. Так как главные прогоны воспринимают нагрузку только в плоскости максимальной жесткости R, скатную составляющую передают на ребра T (рис. 27.7). Ребра, выполняемые из двутавров и шарнирно соединенные на главных прогонах, накапливают ее и передают равнодействующую  на фундамент.

Поперечные связи, расположенные между крайней парой арок или горизонтальная ферма пространственных ферм, рассчитываются на давление ветра, передаваемое через стойки торцевого фахверка на арочное перекрытие. Такие же связи могут устраиваться у узла перегиба в рамах-арках или вблизи опор обычных большепролетных арок.

12. Пространственные конструкции покрытий здания. Общая характеристика пространственных конструкций.

В пространственных системах связи усиливаются и привлекаются к распределению усилий и передаче их на опоры. В результате этого основные несущие элементы облегчаются, структура всей конструкции меняется. Приложенная к пространственной конструкции нагрузка передается в двух направлениях; пространственная конструкция обычно получается легче плоскостной.

Пространственные конструкции могут быть плоскими (плиты) и криволинейными (оболочки).

Плоские пространственные системы (исключая висячие) для обеспечения необходимой жесткости должны быть двухслойными. Оболочки могут быть и однослойными, и двухслойными, в настоящее время наибольшее распространение получили решетчатые пространственные конструкции, образующие по поверхности сетчатую систему. Однослойные конструкции имеют криволинейную сетчатую поверхность и называются односетчатыми. Двухслойные конструкции имеют две параллельные сетчатые поверхности, соединенные между собой жесткими, также решетчатыми связями; они получили название двухсетчатых.

В пространственных сетчатых конструкциях принцип концентрации материала заменен принципом многосвязности системы, вследствие чего конструктивная форма пространственных систем существенно отличается от обычных плоскостных. Осуществление таких конструкций обычно связано с повышением трудоемкости, требует специальных приемов изготовления и монтажа, что является одной из причин ограниченного применения пространственных конструкций.