Перекрестно-стержневые конструкции

Перекрестно-стержневые плиты могут иметь одинаковое или различное строение верхней и нижней поясных сеток, что в значительной степени влияет на изгибающие и крутящие моменты, возникающие в системе, на ее металлоемкость и трудоемкость изготовления.

Значительный интерес в этом плане представляют малоизученные системы с ортогонально расположенной верхней и диагонально расположенной нижней сетками поясов. В них верхние сжатые стержни проектируют короткими, а растянутые нижние — длинными; число узловых соединений, определяющих трудоемкость изготовления, сокращается на 20—25 %. Такими же достоинствами обладают и более сложные сетки в системах, состоящих из пирамид на шестиугольном и восьмиугольном основаниях.

Б ольшое разнообразие планов, перекрываемых с помощью перекрестно-стержневых плит, может быть достигнуто путем комбинированного решения покрытий из пирамид на квадратном, треугольном и шестиугольном основаниях. Пластинчато-стержневые (кессонные) системы состоят из тонкостенных алюминиевых пирамид, выполняющих роль среднего слоя в двухпоясных конструкциях, что придает им высокую жесткость. Тонкостенные пирамиды на квадратном или треугольном основании выполняют главным образом из алюминиевых сплавов.

В зависимости от положения пирамиды — вершиной вверх или вниз — усиленные ребра основания кессона работают как верхние или нижние пояса системы, а другой пояс образовывают стержневыми элементами, шарнирно закрепленными в вершинах пирамид.

Компоновочные схемы конструкций из тонкостенных пирамид совпадают со схемами перекрестно-стержневых плит. Перекрестно-стержневые конструкции сопротивляются внешним силам, приложенным в любой точке системы и действующим в любом направлении.

Благодаря пространственной работе перекрестно-стержневой конструкции в ней имеется возможность перераспределения усилий между максимально нагруженными и малонагруженными элементами. В результате повышается эксплуатационная надежность и уменьшается чувствительность конструкции к большим сосредоточенным нагрузкам, сейсмическим воздействиям, подвижным нагрузкам и т. д. Кроме того, эти конструкции обладают высокой жесткостью, что в необходимых случаях позволяет подвешивать крановое оборудование грузоподъемностью до Юти переставлять опоры в процессе эксплуатации здания, а также вдвое снижать строительную высоту конструкции покрытия по сравнению с высотой покрытий по обычным фермам.

В отличие от других типов пространственных конструкций, перекрестно-стержневые обеспечивают простоту устройства плоских малозаносимых снегом, солнцезащитных, водоналивных крыш, а плоская нижняя поверхность с частым шагом узлов облегчает устройство легких подвесных потолков и трансформирующихся стен и перегородок.

Перекрестно-стержневые плиты, состоящие из мелкоразмерных унифицированных стержневых и узловых элементов полной заводской готовности, создают возможность взаимозаменяемости элементов в различных конструктивных формах, которая способствует организации их массового поточного изготовления на высокопроизводительных поточно-механизированных линиях непосредственно на склад завода-изготовителя с последующей комплектацией по заявке заказчика. Благодаря малому размеру и небольшой массе отправочных марок конструкций их компактно транспортируют любым видом транспорта, легко собирают вручную на земле в крупные блоки и монтируют на рабочую отметку с помощью легких самоходных кранов, лебедок или блоков.

Перекрестно-стержневые конструкции обладают прекрасными архитектурно-эстетическими свойствами, позволяющими их применять без подвесного потолка не только в промышленных, но и в зданиях общественного назначения. Известны следующие области рационального применения таких конструкций: в промышленном строительстве — одноэтажные отдельно стоящие и блокированные производственные здания универсального назначения, ангары; в гражданском строительстве — крупные спортивные залы, выставочные павильоны, крытые рынки, покрытия театров и кинотеатров, станции технического обслуживания, гаражи-стоянки; в сельскохозяйственном строительстве - механические мастерские по ремонту сельскохозяйственной техники, крытые стоянки и т ока, общественные сооружения.

Во всех случаях для заполнения каркасов перекрестно-стержневых конструкций экономически оправдано использование облегченных настилов в виде профилированного стального листа по дополнительным легким прогонам, или в виде каркасных щитов с обшивкой из древесно- стружечных плит, плоского асбестоцементного листа, фанеры и т. п.

Оптимальная высота перекрестно - стержневых конструкций зависит от ряда факторов: однотипности элементов, характера опирания покрытия и нагрузок, наличия подвесного транспорта и навесного ограждения, разрежения конструкции.

Оптимальная высота конструкции в значительной степени зависит от характера опорной зоны и количества опор. Так, при опирании на четыре точки даже при наличии развитых опорных капителей оптимальная высота из условия деформативности конструкции находится в пределах 7i2—Vis пролета. Оптимальный наклон раскосов исходя из минимального расхода металла и равенства длин всех стержней составляет 45—60°.

Из условия оптимизации для стержневых элементов принимают основной модульный размер (размер поясной сетки в осях узлов) 3 м и дополнительные размеры 1,5,2 и 4,5 м, что соответствует модульной системе, принятой в стране, и способствует широкому формообразованию пространственных конструкций. Наибольшее применение в практике отечественного строительства и за рубежом получили перекрестно-стержневые конструкции

Перекрестно-стержневыми конструкциями можно перекрывать пролеты до 100 м и более, причем двухпоясные (однослойные) системы ( 198, а) предусматривают при пролетах до 60 м. При увеличении пролета до 100 м, из условия сохранения унифицированных элементов, целесообразно переходить на трех- или четырехпоясную (двух- или трехслойную) несущую конструкцию. Дальнейшее увеличение пролета достигается проектированием комбинированных конструкций в виде решетчатой плиты, подкрепленной выносным шпренгелем, выполняемым из прокатных профилей или высокопрочных канатов.