Вопрос № 40. Типы металлических конструкций.

Металлические конструкции могут состоять из одного (однородные конструкции) или двух-трех (смешанные конструкции) типов элементов. Можно выделить четыре группы однородных металлических конструкций: стержневые, пластинчатые, нитевые и пленочные.

Стержневые металлические конструкции, образующие жесткий несущий остов зданий и сооружений или их отдельных частей, представляют собой решетчатые системы, состоящие из жестко или шарнирно соединенных между собой стержней. Эти системы могут быть плоскими (фермы, балочные клетки, рамы) или пространственными ( решетчатые своды, купола, перекрестно-стержневые плиты).

В качестве элементов стержневых конструкций в современной практике используются преимущественно прокатные профили различных марок стали и алюминиевых сплавов, трубы, а также гнутые тонкостенные профили. Для эффективного использования прочности в одной конструкции могут объединяться стержни из стали различных марок или из различных алюминиевых сплавов, из стали и алюминия (биметаллические конструкции), а также из металла и других материалов (бетона, дерева, пластмасс). Иногда различные материалы объединяются не только в одной конструкции, но и в одном стержне. В этом плане представляют интерес конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. Трубобетонные стержни применяются в колоннах, в сжатых элементах ферм и рам промышленных и гражданских зданий, в мостовых конструкциях и др. При этом в 2-3 раза уменьшается расход стали по сравнению со стальными стержнями и во столько же раз уменьшается масса конструкций по сравнению с железобетонными.

Вторая группа, это пластинчатые, или, как их называют, листовые конструкции. Применяются в покрытиях и стеновых ограждениях зданий, в объемно-блочном строительстве, в сооружениях типа резервуаров и газгольдеров. Образуя сплошные поверхности, листовые конструкции могут совмещать в себе несущие и ограждающие функции, что является их важнейшим достоинством. Среди листовых конструкций выделяются плоские (плиты и балки-стенки), складчатые (призматические складки и шатры) и оболочки (своды и купола). Листовые конструкции выполняются из листового стального и алюминиевого проката.

Третья группа, нитевые металлические конструкции представляют собой решетчатые системы из гибких линейных элементов. Второе название нитевых конструкций – вантовые ( от голландского «want» - канат). Первичными аналогами современных вантовых конструкций были конструкции, в которых использовались чугунные, а затем и стальные цепи.

Самостоятельное развитие вантовые конструкции получили после изобретения в 1834 году стального троса. Эти конструкции иногда даже называют тросовыми, хотя отождествление нитей с тросами неправомерно: в качестве гибких элементов, работающих на растяжение (вантов), могут применяться жесткие прокатные профили. Наиболее распространены нитевые конструкции в мостостроении (так называемые висячие мосты) и большепролетных покрытиях зданий. В настоящее время несущие нитевые конструкции применяются также в многоэтажных зданиях с подвесными этажами.

Четвертая группа – конструкции из растянутых пленок, или мембраны, применяются в стеновых и кровельных ограждениях, в частности, в висячих покрытиях, совмещая, как и листовые конструкции, несущие и ограждающие функции. Материалом мембранных конструкций служит тонколистовая сталь и алюминиевые листы и ленты.

Наряду с однородными применяются и смешанные конструкции, в которых объединяются два или три различных типов элементов. Массовое распространение получили смешанные конструкции из жестких элементов – стержне-листовые, ните-листовые, пленочно-стержневые.